環(huán)保長效型雙組分道路標線性能的探討

楊 航, 趙雙生

(安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引 言

道路交通標線反光性能直接關(guān)系到夜間的行車安全，其耐久性關(guān)系到反光性能的持續(xù)性及后期的養(yǎng)護成本。傳統(tǒng)熱熔標線材料經(jīng)改進后，雖然高反光性能可以得到有效解決，但限于材料本身的特點，標線高反光性能的持續(xù)性差，玻璃珠易脫落，耐久性成為亟待解決的重要問題。與傳統(tǒng)熱熔標線相比，雙組分道路標線具有耐磨性高、附著性強、持續(xù)高反光性、耐久性好等優(yōu)勢。因此基于雙組分改性環(huán)氧樹脂膠凝材料，摻加顏填料，自主研究一種環(huán)保長效型雙組分道路標線就十分有意義了。本文通過室內(nèi)外試驗，探討環(huán)保長效型雙組分道路標線性能和耐久性。

環(huán)保長效型雙組分道路標線優(yōu)勢有：

(1)環(huán)保；

(2)長效、高反光性；

(3)高辨認性、夜間的高視認性；

(4)長壽命、耐久、經(jīng)濟實用；

(5)自潔。

1 環(huán)保長效型雙組分道路標線探討

本節(jié)主要對雙組分道路標線的耐磨性、逆反射性、黏附性和耐久性等方面進行探討。

1.1 耐磨性

根據(jù)《色漆和清漆耐磨性的測定 旋轉(zhuǎn)橡膠砂輪法》(GB/T 1768-2006)對試樣進行耐磨性測試，以評價雙組分標線的耐磨性。

試樣測試采用JM-1V漆膜磨耗儀，磨耗儀兩端的配重之和為1 000 g，采用JM-100橡膠砂輪，200次，如圖1所示，測試結(jié)果見表1。

圖1 JM-1V漆膜磨耗儀及橡膠砂輪

表1 雙組分標線漆磨耗測試

雙組分環(huán)氧標線涂料磨耗平均值為10.5 mg，遠低于國家標準中雙組分標線涂料不超過40 mg的規(guī)定，具有突出的耐磨性能。

1.2 逆反射性

道路交通標線逆反射性能是夜間視認性的關(guān)鍵指標，以逆反射系數(shù)評價。逆反射性能由玻璃珠與顏料共同作用完成。玻璃珠的種類多樣，根據(jù)要求的不同，有多種選擇，如普通玻璃珠、高亮珠、雨夜珠等。如圖2所示，當玻璃珠撒布在涂膜上后，逆反射系數(shù)與玻璃微珠裸露程度有關(guān)，裸露過少，則產(chǎn)生光線折射的面積也會減少；裸露過多，光線則從玻璃微珠內(nèi)部折射出去，難以達到理想的逆反射效果,且裸露過多時漆膜對其附著力變差，易被輪胎磨掉，影響標線的使用壽命。因此，玻璃珠裸露以40%～50%較為適宜。

圖2 標線反光性原理圖

對雙組分道路標線逆反射系數(shù)影響因素進行分析，歸納為如下4個主要試驗因素。

1.2.1 玻璃珠粒徑

玻璃珠以復配方式進行試驗設計，擬采用0.6～1.2 mm和0.8～1.4 mm兩種粒徑范圍的玻璃珠復配，并確定8∶2、6∶4、5∶5、4∶6和2∶8五個正交試驗水平。

1.2.2 玻璃珠面撒量

玻璃珠面撒量也存在一個合理范圍，面撒量過低，逆反射系數(shù)?。幻嫒隽窟^高，玻璃珠堆積同樣降低逆反射性能，且影響標線外觀，提高成本。對于面撒量，擬定0.2 kg/m2、0.4 kg/m2、0.6 kg/m2、0.8 kg/m2和1.0 kg/m2五個正交試驗水平。

1.2.3 涂料黏度

涂料黏度會影響玻璃珠的沉降速率，黏度越大，玻璃珠沉降阻力越大，玻璃珠裸露面積越大；黏度過小，玻璃珠裸露面積也會過小，因此涂料黏度也是標線逆反射性能的影響因素。粉料比例及防沉觸變劑比例是涂料黏度的主要影響因素，但本試驗優(yōu)先考慮粉料比例的影響，擬定46%、48%、50%、52%和54%五個正交試驗水平。

1.2.4 涂膜厚度

涂膜厚度對玻璃微珠的沉降情況影響較為直觀，越厚則同等條件下玻璃珠裸露得越少，反之則裸露得越多,擬定0.8 mm、1.0 mm、1.2 mm、1.4 mm和1.6 mm五個正交試驗水平。

探討標線逆反射系數(shù)采用4因素5水平的正交實驗，選取L25(56)正交表進行實驗，實驗結(jié)果分析如下：

粉料比例是正交試驗4個因素中最大影響因素。粉料比例越高，鈦白粉顏料摻量也越高。為獲得更為良好的逆反射性能，同時又考慮成本控制，合理確定鈦白粉含量至關(guān)重要。因此以相同涂膜厚度、面撒量和玻璃珠粒徑，擬定鈦白粉含量分別為8%、10%、12%、14%、16%，測試其逆反射系數(shù)變化，如圖3所示。

圖3 不同鈦白粉含量下的逆反射系數(shù)

由圖3可知，隨著鈦白粉摻加比例的增大，逆反射系數(shù)先增加后減小，10%為鈦白粉最佳摻量。為進一步分析玻璃珠粒徑和撒布量對逆反射系數(shù)的影響，確定兩種因素的最佳水平以獲得理想的逆反射系數(shù)，采用兩種玻璃珠復配，采用 8∶2、6∶4、4∶6、2∶8四種水平，撒布量采用0.2 kg/m2、0.4 kg/m2、0.6 kg/m2、0.8 kg/m2四種水平，采用L16(45)正交表，試驗結(jié)果見表2，并對試驗結(jié)果進行方差分析，見表3。

表2 不同玻璃珠粒徑及面撒量的逆反射系數(shù)

表3 試驗結(jié)果方差分析

由表3可知，玻璃珠粒徑F值很小，對應的p值為0.7806，對響應的影響不顯著；玻璃珠撒布量F值較大，p值為0.0387，對響應的影響更為顯著，表明玻璃珠撒布量對標線逆反射系數(shù)影響明顯于玻璃珠粒徑。

試驗結(jié)果顯示，采用玻璃珠粒徑2∶8復配，撒布量0.6 kg/m2組合的逆反射系數(shù)測試值為434 mcd/(m2·lx)，確定此為最佳組合。

1.3 耐久性評價

環(huán)保長效型雙組分道路標線耐久性評價包括耐化學腐蝕試驗和耐老化試驗評級兩個部分。

1.3.1 耐化學腐蝕試驗

按《漆膜耐水性測定法》(GB/T 1733-93)對試樣進行耐化學性測試，以評價其耐化學腐蝕穩(wěn)定性。

配制飽和食鹽水溶液，將試件浸泡在溶液中，浸泡24 h，觀察表面形貌有無異常，如圖4所示。

圖4 耐飽和食鹽水浸泡測試

配制飽和Ca(OH)2溶液，將試件浸泡在溶液中，浸泡24 h，觀察表面形貌有無異常，如圖5所示。

圖5 耐飽和堿溶液浸泡測試

試驗結(jié)果見表4。

表4 耐化學腐蝕試驗觀察結(jié)果

雙組分標線試樣在經(jīng)過耐水性測試、耐飽和食鹽水浸泡測試及耐飽和堿溶液浸泡測試后，試樣表面未見異常，與試樣前的初始狀態(tài)接近，說明試樣具有良好的耐化學腐蝕性。

1.3.2 耐熱老化試驗

按照《塑料熱老化試驗方法》(GB/T 7141-2008)對試樣進行熱老化測試，以評價其在人工加速熱老化狀態(tài)下的耐磨性和亮度因數(shù)衰減狀況，試驗結(jié)果見表5。

表5 耐熱老化試驗結(jié)果

人工加速熱老化30 d后，亮度因數(shù)衰減1%，耐磨性衰減6.7%，亮度因數(shù)老化后符合規(guī)范要求的不小于0.75，耐磨性也符合規(guī)范要求的不大于40 mg，表明雙組分標線具有良好的耐老化性。

1.4 技術(shù)性能

綜合以上性能試驗研究，得出環(huán)保長效型雙組份道路標線技術(shù)性能，見表6。

表6 環(huán)保長效型雙組份道路標線技術(shù)性能

2 實施試驗段

2019年7月，在合肥市市政道路水泥混凝土路面上鋪設了100 m環(huán)保長效型雙組分道路標線試驗段。

經(jīng)過1年觀測，環(huán)保長效型雙組分道路標線試驗段在夜晚依然清晰可見，持續(xù)高亮，未出現(xiàn)涂層、玻璃珠脫落現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

綜上所述，基于雙組分改性環(huán)氧樹脂膠凝材料，摻加顏填料，研發(fā)的環(huán)保長效型雙組分道路標線具有長效、高反光性、經(jīng)濟耐久和自潔等優(yōu)良的性能，是一種可靠的道路標線材料。