從經(jīng)濟(jì)效益分析道路標(biāo)線材料的發(fā)展方向

高匡宇 高爾雅

（1甘肅省酒泉公路局，甘肅 酒泉 735000；2華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院，廣東廣州 510642）

近年來(lái)，隨著高速公路和城市道路發(fā)展及對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，道路交通標(biāo)線涂料新品種新技術(shù)層出不窮。標(biāo)線涂料除熱熔型、溶劑型、雙組份、水性漆涂料和預(yù)成型標(biāo)線帶外，還開(kāi)發(fā)了具有振動(dòng)功能的凸起結(jié)構(gòu)型反光標(biāo)線涂料、彩色防滑路面標(biāo)線涂料、全天候雨夜標(biāo)線涂料、視錯(cuò)覺(jué)標(biāo)線涂料等。目前，國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)各類標(biāo)線涂料的性能、實(shí)驗(yàn)方法做了要求。標(biāo)線涂料企業(yè)如何滿足標(biāo)線的使用性能、經(jīng)濟(jì)性能，著重研發(fā)何類材料，成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)課題。

1 國(guó)內(nèi)標(biāo)線材料市場(chǎng)潛力巨大，產(chǎn)品亟待升級(jí)

據(jù)《2018年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，截至2018年年底，公路總里程484.65萬(wàn)公里，公路養(yǎng)護(hù)里程475.78萬(wàn)公里。年末全國(guó)四級(jí)及以上等級(jí)公路里程446.59萬(wàn)公里，二級(jí)及以上等級(jí)公路里程64.78萬(wàn)公里，高速公路里程14.26萬(wàn)公里。另?yè)?jù)2020年全國(guó)交通工作會(huì)議報(bào)道，2019年新改建農(nóng)村公路29萬(wàn)公里，實(shí)施“暢返不暢”整治工程7.9萬(wàn)公里。

按照GB 5768-1999《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》的設(shè)計(jì)要求，路面標(biāo)線面積不分實(shí)線、虛線，按實(shí)際劃線面積計(jì)算。箭頭線的直線部分按實(shí)際面積計(jì)算，三角形按整體外圍作方尺寸計(jì)算，路面文字標(biāo)記按每處文字的整體外圍作方尺寸計(jì)算。根據(jù)有關(guān)道路標(biāo)線行業(yè)市場(chǎng)前景分析報(bào)告，國(guó)內(nèi)公路標(biāo)線總量可達(dá)4億平方米，縣級(jí)以上城市道路標(biāo)線工程總量預(yù)計(jì)1億多平方米，總計(jì)道路標(biāo)線在用量5億平方米以上。由此可見(jiàn)，道路標(biāo)線市場(chǎng)潛力巨大。

通過(guò)實(shí)際測(cè)算和有關(guān)數(shù)據(jù)分析，施工中這些標(biāo)線涂料需要消耗石油氣，產(chǎn)生的CO2、VOC、粉塵排放也是相當(dāng)驚人。另外，涂料生產(chǎn)時(shí)的能源消耗和碳排放，道路標(biāo)線日常養(yǎng)護(hù)的能源消耗和CO2、VOC、粉塵排放量更是不容樂(lè)觀，這些因素?zé)o不對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)深刻影響[4]。加之檢測(cè)技術(shù)、環(huán)境壓力等各種因素，標(biāo)線材料的未來(lái)需求、市場(chǎng)前景和發(fā)展方向需要重新考量。標(biāo)線涂料企業(yè)要想可持續(xù)發(fā)展，落后材料必須淘汰，產(chǎn)品亟待向綠色環(huán)保升級(jí)。

2 國(guó)內(nèi)道路標(biāo)線涂料的質(zhì)量性能和基本要求

交通運(yùn)輸部2009版道路交通標(biāo)線質(zhì)量要求和檢測(cè)方法中規(guī)定了道路標(biāo)線質(zhì)量性能。1）標(biāo)線設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB 5768的規(guī)定。標(biāo)線涂料應(yīng)具有與路面的強(qiáng)附著力、干燥迅速以及良好的耐磨、耐候、不粘污、抗滑等性能特征。標(biāo)線視認(rèn)性良好，寬度一致、邊緣整齊、線形規(guī)則、線條流暢。特別是新施劃的標(biāo)線，涂層厚度應(yīng)均勻，無(wú)起泡、斑點(diǎn)、皺紋、發(fā)黏、開(kāi)裂、脫落、泛花等現(xiàn)象[2]。2）標(biāo)線涂層厚度范圍：溶劑涂料標(biāo)線（0.3～0.8mm），為濕膜；熱熔型涂料標(biāo)線（0.7～2.5mm），為干膜；水性涂料標(biāo)線（0.3～0.8mm），為濕膜；雙組份涂料標(biāo)線（0.4～2.5mm），為干膜；預(yù)成型標(biāo)線帶標(biāo)線（0.3～2.5mm）。3）標(biāo)線涂層顏色為白色或黃色，色度性能符合規(guī)定，其中白色的表面色與逆反射材料色處于同一范圍內(nèi)。4）反光標(biāo)線要求：對(duì)初始逆反射系數(shù)來(lái)說(shuō)，白色反光標(biāo)線應(yīng)不小于150mcd·lx-1·m-2，黃色反光標(biāo)線應(yīng)不小于100mcd·lx-1·m-2。5）抗滑性能好，抗滑擺值應(yīng)不小于45BPN[2]。近年來(lái)，隨著環(huán)保意識(shí)的普遍增強(qiáng)，標(biāo)線涂料綠色環(huán)保已經(jīng)成為一項(xiàng)必須達(dá)標(biāo)的指標(biāo)。

3 國(guó)外標(biāo)線材料的發(fā)展趨勢(shì)是綠色環(huán)保長(zhǎng)效經(jīng)濟(jì)智能

國(guó)外傳統(tǒng)標(biāo)線涂料曾一度是溶劑型和熱熔型兩種，但這兩種標(biāo)線存在施工成本高、反光性能差、老化嚴(yán)重等缺陷。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)以及對(duì)有害溶劑的限制使用，大多數(shù)國(guó)家對(duì)標(biāo)線材料的質(zhì)量和壽命提出了越來(lái)越高的要求，從而使得道路標(biāo)線涂料研發(fā)步入新的階段。一些企業(yè)開(kāi)始推出高粘度、高固體組分、加熱噴涂型產(chǎn)品，此類產(chǎn)品具有干燥快、成膜厚度大、壽命長(zhǎng)、污染小等特點(diǎn)，適用于一般公路、高速公路及繁忙的市區(qū)道路，但對(duì)施工設(shè)備要求高、操作工藝要求嚴(yán)，是傳統(tǒng)道路標(biāo)線涂料的更新?lián)Q代產(chǎn)品。日本熱熔涂料占比達(dá)到標(biāo)線涂料用量的90%以上。歐美國(guó)家常溫溶劑型涂料和熱熔型涂料的使用比例大致是6:4，溶劑型居多，主要是綜合考慮了VOC排放、壽命、性價(jià)比、反光性能、綜合維護(hù)便利性等。水溶性道路標(biāo)線是美國(guó)應(yīng)用量最多的產(chǎn)品，歐洲則首先是熱熔型標(biāo)線，其次是MMA雙組份標(biāo)線、溶劑漆標(biāo)線、預(yù)成型標(biāo)線帶、水性漆標(biāo)線等，水性漆標(biāo)線市場(chǎng)最小。熱熔標(biāo)線德國(guó)占比超過(guò)50%，英國(guó)超過(guò)90%，俄羅斯占比也比較大；MMA冷塑性標(biāo)線德國(guó)約占25%，瑞士超過(guò)90%[3]。產(chǎn)品的性能指標(biāo)成為各國(guó)首選，基于MMA雙組份標(biāo)線節(jié)能環(huán)保和性能優(yōu)良，其應(yīng)用和占比逐年上升。新、韓、印等國(guó)都是熱熔型標(biāo)線市場(chǎng)最大，其他產(chǎn)品有應(yīng)用。MMA雙組份標(biāo)線在韓國(guó)得到長(zhǎng)足發(fā)展，原因就是其產(chǎn)品施工方式多樣化，標(biāo)線性能指標(biāo)最為優(yōu)越[3]，但總的來(lái)看，國(guó)外都是朝著長(zhǎng)效型、環(huán)保型、經(jīng)濟(jì)型和智能型的方向發(fā)展。

4 國(guó)內(nèi)道路標(biāo)線涂料市場(chǎng)各材料性能指標(biāo)對(duì)比分析

4.1 溶劑型標(biāo)線涂料

溶劑型標(biāo)線涂料分常溫型和加熱型兩種。常溫溶劑型標(biāo)線涂料的性能優(yōu)點(diǎn)是可采用車載設(shè)備施工，作業(yè)效率較高，城市道路標(biāo)線施劃干凈醒目，造價(jià)較低，屬于傳統(tǒng)標(biāo)線涂料，國(guó)內(nèi)低等級(jí)道路和城市道路仍在使用，市場(chǎng)平均價(jià)格約12000元/噸；缺點(diǎn)是干燥慢、壽命短（3個(gè)月左右）、不耐磨、不反光、不環(huán)保、VOC排放大。加熱溶劑型標(biāo)線涂料熔料時(shí)間短，固體含量高，不需要打底漆，溶劑量少，車載施劃效率高，干燥快，維護(hù)修補(bǔ)方便，反光效果好，施工造價(jià)低，在國(guó)內(nèi)高等級(jí)公路廣泛使用。

4.2 熱熔型標(biāo)線涂料

其性能優(yōu)點(diǎn)是施工時(shí)間短，具快干性，工藝簡(jiǎn)單成熟，線型美觀，耐磨性高，成本較低，夜間反光性能良好，成分中無(wú)溶劑揮發(fā)成分，使用壽命較長(zhǎng)（2～3年），是目前國(guó)內(nèi)道路標(biāo)線上應(yīng)用最廣泛的一種標(biāo)線，市場(chǎng)價(jià)格4150元/噸左右。缺點(diǎn)是裂紋十分明顯，持續(xù)反光較差、雨夜反光效果差，施工時(shí)需要加熱、耗時(shí)長(zhǎng)、效率較低，養(yǎng)護(hù)維修安全風(fēng)險(xiǎn)高、對(duì)交通流影響和消耗能源較大。

4.3 水性漆標(biāo)線涂料

其性能優(yōu)點(diǎn)是噴涂施工，節(jié)能環(huán)保，是代替溶劑型標(biāo)線的最佳產(chǎn)品。養(yǎng)護(hù)施工機(jī)械化作業(yè)，效率較高且安全，對(duì)交通流影響較小，價(jià)格也較為合理，市場(chǎng)平均價(jià)格約1500元/噸。缺點(diǎn)是對(duì)路面潔凈度要求高，污染較大的城市路段不太適合；尤其是標(biāo)線完工后24小時(shí)內(nèi)不能降雨，這制約了水性漆標(biāo)線涂料應(yīng)用。

4.4 雙組份標(biāo)線涂料

其性能優(yōu)點(diǎn)是附著力、耐磨性、耐候性好，漆膜堅(jiān)硬，與玻璃珠、雨夜反光珠粘結(jié)強(qiáng)，施工方式多樣，干燥快，耐水耐酸堿，施工時(shí)不消耗能源，VOC排放基本為零，環(huán)保性能好，可采用機(jī)械化作業(yè)，不用專門封路，效率高且安全，對(duì)交通流影響較小[4]，市場(chǎng)價(jià)格從20000～35000元/噸不等。雙組份標(biāo)線涂料施工方式有內(nèi)混和外混之分，外混施工的缺點(diǎn)是線形不美觀、薄厚不均勻；內(nèi)混施工的缺點(diǎn)是操作技術(shù)要求高，槍頭容易被固化。

4.5 預(yù)成型標(biāo)線帶標(biāo)線

預(yù)成型標(biāo)線帶標(biāo)線優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，外觀質(zhì)量、逆反射亮度系數(shù)、柔韌性、色度性能、厚度、粘結(jié)性能、抗滑性、耐堿性、耐水性能等均優(yōu)于其他道路標(biāo)線涂料，視覺(jué)效果美觀，產(chǎn)品色彩鮮艷、永不褪色，有極佳的可視性、廣角性和較強(qiáng)的抗滑功能[7]，制作工藝先進(jìn)，使用方便，壽命長(zhǎng)，應(yīng)用前景廣闊。根據(jù)路面狀況、車流量和安裝情況，使用壽命至少可達(dá)2年以上，市場(chǎng)價(jià)格85～600元/平方米不等。

5 運(yùn)用價(jià)值工程原理評(píng)價(jià)標(biāo)線涂料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

5.1 價(jià)值工程

價(jià)值工程（Value Engineering, VE）又稱價(jià)值分析，運(yùn)用其原理可以把道路標(biāo)線的功能、成本、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)結(jié)合起來(lái)，對(duì)產(chǎn)品類型進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，從而為標(biāo)線產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)提供依據(jù)，尋求用最低的壽命周期成本，可靠地實(shí)現(xiàn)使用者所需功能，以獲得最佳的綜合效益[6]。價(jià)值工程涉及價(jià)值、功能和壽命周期成本，把價(jià)值V定義為標(biāo)線涂料產(chǎn)品的功能（功用和用途）F與獲得該功能的全部費(fèi)用C（壽命周期成本）之比，即V=F/C。根據(jù)實(shí)踐和應(yīng)用，這里只分析有代表性的溶劑型、熱熔型、雙組份和水性漆標(biāo)線涂料。預(yù)成型標(biāo)線帶標(biāo)線的價(jià)格計(jì)量單位和規(guī)格種類與前四種類型不便比較，暫不列入。

5.2 功能分析

功能分析是價(jià)值工程的核心，其目的是在保證基本功能的前提下，合理選用輔助功能，取消不必要的功能和過(guò)剩功能，從而降低標(biāo)線涂料的成本。綜合各類標(biāo)線涂料性能，得到如下功能對(duì)比表（表1）。

5.3 方案選優(yōu)

假設(shè)4種標(biāo)線材料生產(chǎn)均有設(shè)計(jì)方案，采用“04”評(píng)分法，經(jīng)過(guò)專家進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和論證，得到功能重要性評(píng)分表（表2）、方案功能得分及單方造價(jià)表（表3）。

表1 4種標(biāo)線材料性能對(duì)比[5]

表2 4種標(biāo)線材料功能重要性評(píng)分表（“04”評(píng)分法）

表3 4種標(biāo)線材料功能得分及單方造價(jià)（以甘肅標(biāo)線市場(chǎng)價(jià)格為例）

價(jià)值工程原理表明，對(duì)整個(gè)功能領(lǐng)域進(jìn)行分析和改善比對(duì)單個(gè)功能進(jìn)行分析和改善的效果好，4種標(biāo)線材料各有優(yōu)點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)哪種材料、采取哪種方案，可以利用價(jià)值工程原理進(jìn)行計(jì)算，對(duì)4個(gè)方案進(jìn)行優(yōu)化排序。基本步驟如下：

1）計(jì)算4種標(biāo)線材料的功能重要性系數(shù)

F1得分=0+3+2+4+1=10，功能重要性系數(shù)=10/38=0.263；

F2得分=1+2+3+2=8，功能重要性系數(shù)=8/38=0.211；

F3得分=2+2+2+2=8，功能重要性系數(shù)=8/38=0.211；

F4得分=0+1+2+2=5，功能重要性系數(shù)=5/38=0.132；

F5得分=3+2+2+2=9，功能重要性系數(shù)=9/38=0.0.237。

2）計(jì)算功能系數(shù)

?A=0×0.263+6×0.211+6×0.211+8×0.132+0×0.23 7=1.223；

?B=8×0.263+8×0.211+6×0.211+10×0.132+6×0.2 37=1.789；

?C=10×0.263+10×0.211+8×0.211+10×0.132+10×0.237=2.753；

?D=10×0.263+10×0.211+10×0.211+10×0.132+8×0.237=2.292；

總得分=1.208+1.775+2.736+2.271=8.057。

功能系數(shù)計(jì)算：

FA=1.223/8.057=0.152；

FB=1.789/8.057=0.222；

FC=2.753/8.057=0.342；

FD=2.292/8.057=0.284。

3）計(jì)算成本系數(shù)

4種標(biāo)線涂料價(jià)格合計(jì)：48+45+54+25=172；

CA=48/172=0.279;

CB=45/172=0.262;

CC=54/172=0.314;

CD=25/172=0.145。

4）計(jì)算價(jià)值系數(shù)

VA=FA/CA=0.152/0.279=0.545;

VB=FB/CB=0.222/0.262=0.847;

VC=FC/CC=0.342/0.314=1.089;

VD=FD/CD=0.284/0.145=1.959。

5）判斷優(yōu)選方案

A、B、C、D方案中，D方案即水性漆因?yàn)槭┕きh(huán)境、氣溫、濕度對(duì)標(biāo)線的影響，企業(yè)可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)。其他3種方案中，VC＞VB＞VA，即雙組份標(biāo)線涂料＞熱熔型標(biāo)線涂料＞溶劑型標(biāo)線涂料；雙組份標(biāo)線涂料方案價(jià)值系數(shù)最高，為最優(yōu)方案。

6 國(guó)內(nèi)道路標(biāo)線材料的發(fā)展方向

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，未來(lái)我國(guó)道路標(biāo)線材料的發(fā)展方向是逐步淘汰溶劑型標(biāo)線涂料，大力發(fā)展雙組份標(biāo)線涂料，降低熱熔型標(biāo)線涂料，兼顧預(yù)成型標(biāo)線帶發(fā)展。