熱熔標(biāo)線抗裂增亮探究及其應(yīng)用

張海峰 張照 張帆

（招商局公路網(wǎng)絡(luò)科技控股股份有限公司京津塘高速分公司，天津 100176）

道路標(biāo)線是公路建設(shè)項(xiàng)目交通安全設(shè)施的重要組成部分，對(duì)道路通行能力和安全性有重要作用。但市場(chǎng)上存在標(biāo)線涂料品質(zhì)差異大、施工隊(duì)伍水平參差不齊等現(xiàn)象，導(dǎo)致路面標(biāo)線經(jīng)常出現(xiàn)逆反射系數(shù)不足、開裂、耐久性差等問題，影響車輛和行人出行安全。

2018年“3·15”晚會(huì)曝光路面標(biāo)線存在“交通隱患”，引起社會(huì)各界廣泛關(guān)注和輿論反響，為提高交通標(biāo)線質(zhì)量和安全保障能力，交通運(yùn)輸部先后出臺(tái)相關(guān)規(guī)定，對(duì)交通標(biāo)線治理做出全面部署。此后在交通運(yùn)輸部的高度重視下，國(guó)內(nèi)路面標(biāo)線的總體質(zhì)量大幅提升，但受到標(biāo)線涂料自身材料性能特點(diǎn)制約，抗開裂和逆反射系數(shù)耐久性依然存在不足之處。

一、標(biāo)線病害分析

目前，道路標(biāo)線以熱熔型反光標(biāo)線為主，其涂料主要成分為石油樹脂、填料、顏料、聚乙烯蠟、玻璃微珠等。其中石油樹脂經(jīng)高溫加熱融化后呈熔融狀態(tài)，隨后冷卻固化將各種材質(zhì)黏合在一起，形成涂膜。石油樹脂對(duì)于保證標(biāo)線的黏結(jié)能力、施工性能和強(qiáng)度具有重要意義，目前熱熔標(biāo)線涂料中添加的石油樹脂主要為C5石油樹脂。

（一）標(biāo)線開裂影響因素

標(biāo)線主要在冬季和夏季出現(xiàn)開裂。冬季氣溫低，易出現(xiàn)溫度收縮裂紋；夏季太陽輻射強(qiáng)，標(biāo)線通常為白色或黃色，與黑色路面相比吸收太陽輻射能力差別較大，造成路面溫度分布不均勻，形成溫度應(yīng)力，在車輛碾壓過程中易出現(xiàn)應(yīng)力開裂。以上為引發(fā)標(biāo)線開裂的外因，內(nèi)因是標(biāo)線涂料抵抗低溫開裂及應(yīng)力開裂能力不足，主要成膜物質(zhì)石油樹脂主要提供對(duì)其他成分的黏合作用，其自身強(qiáng)度和韌性均較差。

（二）標(biāo)線逆反射系數(shù)衰減的影響因素

標(biāo)線逆反射性能依靠熱熔標(biāo)線表面玻璃微珠來實(shí)現(xiàn)，標(biāo)線內(nèi)部填充有一定量玻璃微珠，標(biāo)線施劃時(shí)在表面撒一層玻璃微珠。表面的玻璃微珠相對(duì)含量高，暴露良好，對(duì)光線實(shí)現(xiàn)良好逆反射；當(dāng)表面玻璃微珠因磨損而部分脫落后，逆反射系數(shù)降低；當(dāng)標(biāo)線表面磨損嚴(yán)重時(shí)，主要依靠?jī)?nèi)部玻璃微珠實(shí)現(xiàn)逆反射，由于含量較低，暴露不足，逆反射系數(shù)較低；標(biāo)線磨損殆盡時(shí)玻璃珠幾乎完全損失，逆反射功能難以實(shí)現(xiàn)。因此提高標(biāo)線涂料對(duì)玻璃微珠的黏結(jié)能力，提高標(biāo)線涂料自身耐磨損能力可以維持標(biāo)線逆反射能力，延長(zhǎng)標(biāo)線使用壽命，維護(hù)交通安全。

圖1 標(biāo)線逆反射原理

二、標(biāo)線涂料抗裂增亮研究

為提升標(biāo)線涂料抗裂能力及對(duì)玻璃微珠的黏結(jié)力，在普通標(biāo)線涂料中添加聚合物基改性劑——VE高彈抗裂添加劑（簡(jiǎn)稱“VE”）。VE是一種VE熔點(diǎn)較低的聚合物改性添加劑，其較低的熔點(diǎn)可以保證其在標(biāo)線涂料中分散均勻；聚合物可以改善標(biāo)線涂料成膜物質(zhì)強(qiáng)度與韌性，提高抗裂性；其中添加了增黏劑可以提升涂料對(duì)玻璃微珠的黏結(jié)力。

圖2 VE高彈抗裂添加劑

將VE加入標(biāo)線涂料中，在200℃烘箱中加熱熔融，攪拌均勻，對(duì)加入VE前后的標(biāo)線涂料進(jìn)行性能對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)參照標(biāo)準(zhǔn)JT/T 280-2004，VE的摻量分別為標(biāo)線涂料質(zhì)量的1%、1.5%和2%，結(jié)果如表1所示。

從表1看出，VE的加入使標(biāo)線涂料密度略有降低，涂料外觀、顏色、耐水耐堿加熱穩(wěn)定性影響不大；軟化點(diǎn)和抗壓強(qiáng)度明顯提高，耐磨性顯著增強(qiáng)；對(duì)流動(dòng)性有一定影響，摻量高時(shí)流動(dòng)性較低對(duì)施工不利，VE添加量不宜超過1.5%。

表1 VE對(duì)標(biāo)線涂料性能影響

（一）VE對(duì)標(biāo)線涂料抗裂性影響研究

在室溫下對(duì)熱熔標(biāo)線涂料抗開裂性能進(jìn)行大角度彎折，結(jié)果如圖3所示，普通標(biāo)線涂料在小角度彎折下即發(fā)生碎裂，且從底板上脫落，而添加VE（1.5%）后，標(biāo)線樣板很難裂開，與底板黏結(jié)良好。

圖3 標(biāo)線涂料大角度彎折

將標(biāo)線涂料樣板置于低溫恒溫箱中，以-2℃為梯度逐步降低溫度開展低溫抗裂性試驗(yàn)，記錄標(biāo)線涂料出現(xiàn)裂紋時(shí)的溫度，結(jié)果如表2所示，添加VE后標(biāo)線涂料可以承受更低的溫度，耐低溫開裂能力大幅度提升。

表2 不同標(biāo)線涂料的開裂溫度

（二）VE對(duì)標(biāo)線涂料逆反射系數(shù)衰減影響研究

為模擬標(biāo)線涂料長(zhǎng)期使用過程中逆反射系數(shù)衰減情況，制備了表面撒布玻璃珠的樣板，使用磨耗試驗(yàn)機(jī)不同轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)樣板磨耗，不同標(biāo)線涂料在磨耗試驗(yàn)后逆反射系數(shù)，結(jié)果如圖4所示，在初期逆反射系數(shù)衰減較快，由于表面玻璃珠容易被磨掉，當(dāng)表面玻璃珠磨損之后逆反射系數(shù)的衰減趨于平緩，標(biāo)線涂料經(jīng)1.5%VE改性后，逆反射系數(shù)衰減幅度大幅降低，如以逆反射系數(shù)50mcd·m-2·lx-1為標(biāo)線壽命終點(diǎn)，1.5%VE改性標(biāo)線預(yù)期使用壽命約為普通標(biāo)線2倍。

圖4 不同標(biāo)線涂料磨耗后的逆反射系數(shù)

三、抗裂增亮標(biāo)線涂料工程應(yīng)用

室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果顯示，VE改性標(biāo)線涂料具有良好的抗裂性能，逆反系數(shù)衰減較低，2021年，某國(guó)道養(yǎng)護(hù)工程中對(duì)普通標(biāo)線涂料和VE改性后的抗裂增亮標(biāo)線進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5、圖6所示。由圖5可見，普通標(biāo)線在使用6個(gè)月后出現(xiàn)了明顯的裂紋，而抗裂增亮標(biāo)線依然完好。從圖6來看，標(biāo)線在施工完成時(shí)，增亮抗裂標(biāo)線的玻璃珠撒布量偏低，逆反射系數(shù)略低，但在實(shí)際使用過程中增亮抗裂標(biāo)線保持了良好的逆反射能力。

圖5 不同標(biāo)線使用6個(gè)月

圖6 不同標(biāo)線涂料的逆反射系數(shù)

2022年7月在京津塘高速部分路段進(jìn)行工程驗(yàn)證，標(biāo)線涂料中VE摻量為1%，在涂料熱熔過程中加入，施工過程與原涂料相同，施工完成后標(biāo)線表面平整，逆反射系數(shù)為255mcd.m-2.lx-1，擬對(duì)標(biāo)線抗裂性和逆反射系數(shù)衰減情況進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤。

圖7 京津塘高速施劃抗裂增亮標(biāo)線

四、結(jié)語

標(biāo)線涂料開裂與磨耗及逆反射系數(shù)的衰減帶來交通安全隱患，應(yīng)用聚合物基改性劑VE可提高標(biāo)線抗裂性，降低逆反射系數(shù)衰減，對(duì)標(biāo)線起到抗裂增亮作用，可提升交通安全指數(shù)，延長(zhǎng)標(biāo)線養(yǎng)護(hù)周期。VE對(duì)標(biāo)線涂料流動(dòng)性有一定降低，添加量應(yīng)控制在適宜范圍。