自發(fā)光彩色路面在通景道路上的應用研究

王暢，魏巍，嚴偉銘，程劉杭

（麗水市直屬公路港航管理中心，浙江麗水 323000）

0 引言

浙江省麗水市蓮都區(qū)桃碧線公路穿越碧湖平原，沿線緊鄰九龍濕地公園，是通往濕地公園唯一通道。桃碧線公路原設計等級為四級，路基寬度6.5m，設計時速20km/h，路線全長13km。在四好農(nóng)村公路建設項目中，結(jié)合九龍濕地螢火蟲觀賞活動，路肩鋪筑的彩色瀝青混凝土路面、彩色陶瓷顆粒路面中加入了自發(fā)光材料，模擬九龍濕地螢火蟲種群的獨特景觀，同時利用自發(fā)光材料光源改善農(nóng)村公路夜間行車路幅識別度、停車位指示度，并在夜間起到對周邊村民步行的引導作用。

1 自發(fā)光路面特性

1.1 自發(fā)光顆粒材料特征參數(shù)

自發(fā)光石主要采用堿土鋁酸鹽材料制成，以吸光—儲光—自發(fā)光的方式工作，通過15min 以上吸收儲存自然光、機動車輛及各類照明燈光光能，就能作為夜間和無光線環(huán)境下的發(fā)光源。外形采用多面菱形體，可以在道路瀝青混凝土上鋪設牢固。常見的自發(fā)光材料參數(shù)見表1。

表1 自發(fā)光材料參數(shù)表

表1 續(xù)

注：自發(fā)光高亮產(chǎn)品為：①在暗室放置24h 以上的自發(fā)光碎石，用照度4 500lx的準光源激發(fā)15min，停止激發(fā)以后10min 的余暉亮度大于1 000cd/m2，1h 的余暉亮度大于150cm/m2，3h 的余暉亮度大于35cd/m2；②激發(fā)光源為標準D65。國際標準人工日光，色溫6 500K，功率18W。

1.2 通景公路提升改造中自發(fā)光路面的選擇

自發(fā)光路面可分為膠黏石自發(fā)光路面、透水混凝土自發(fā)光路面、冷拌彩色瀝青自發(fā)光路面、熱拌彩色瀝青自發(fā)光路面等。本項目作為原有道路提升，主要在公路路肩鋪筑彩色瀝青加自發(fā)光顆粒路面，達到公路路面擬螢火蟲發(fā)光效果；在部分停車場采用彩色瀝青加自發(fā)光顆粒路面，達到停車場擬螢火蟲發(fā)光及夜間標示停車位的效果；在過村路段避免銑刨路面結(jié)構(gòu)，采用自發(fā)光彩色陶瓷顆粒路面。由于熱拌瀝青鋪筑溫度通常大于140℃，初壓溫度也在120℃以上，此溫度區(qū)間已經(jīng)達到或超過了樹脂類自發(fā)光石的熱變形溫度上限，因此熱拌瀝青路面應采用玻璃（無機）類自發(fā)光石作為路面添加顆粒；彩色陶瓷顆粒路面采用樹脂黏結(jié)的方式，因此采用樹脂類自發(fā)光石作為添加顆粒。

根據(jù)九龍濕地管理委員會前期對螢火蟲分布量采集的數(shù)據(jù)，高密度區(qū)可達200～300 只/m2。按照雄螢成蟲約占其一半的數(shù)量，夜間發(fā)光量可達每100/m2以上，因此，自發(fā)光彩色路面鋪設密度建議自發(fā)光顆粒控制在100～150粒/m2。

1.3 自發(fā)光路面應避免對螢火蟲的干擾

螢火蟲成蟲階段是通過發(fā)光行為來進行交流的，通過閃光信號來進行物種的識別和尋求配偶。然而隨著城鎮(zhèn)建設的不斷推進，九龍濕地螢火蟲的棲息空間也受到不斷擠壓。研究表明，人類夜間活動的光污染，將模糊螢火蟲求愛信號而阻礙它們正常交配與繁衍，對其造成嚴重的負面影響。根據(jù)2020 年的調(diào)查，九龍濕地區(qū)域螢火蟲繁殖發(fā)光發(fā)生節(jié)律基本是3 月12 日—4月13 日，高峰期為3 月20 日—4 月4 日。根據(jù)文獻：三葉蟲螢通常在19:30 左右周邊光照度約10.4Lux 時開始零星閃光，在20:00—21:30 周邊光照度約0.1Lux 時發(fā)光達到高峰。雄性成蟲夜晚活動旺盛，一次飛行距離0.5～8.0m，飛行高度0.3～2.6m；雌蟲成蟲夜晚活動不活躍，多將卵產(chǎn)在水邊的苔蘚等植物上，少數(shù)為土壤縫隙中，該品種擴散和飛行能力不是很強，種群主要集中在九龍濕地核心區(qū)塊內(nèi)。據(jù)此，項目建設的自發(fā)光彩色路面，將從以下方面避免對螢火蟲的干擾：

（1）鋪設道路遠離螢火蟲繁衍核心區(qū)域

桃碧線公路穿越碧湖平原，沿線緊鄰九龍濕地公園，本次提升工程為避免對螢火蟲繁衍造成影響，自發(fā)光彩色路面設置在九龍濕地公園區(qū)域以外，自發(fā)光彩色瀝青停車場的升級改造也選擇現(xiàn)狀村莊人口居住區(qū)域停車場，桃碧線自發(fā)光彩色路面鋪設路段如圖1所示。

圖1 桃碧線自發(fā)光彩色瀝青路面鋪設路段

（2）差異性選擇發(fā)光顆粒尺寸

由于三葉蟲螢雄螢體長1cm，發(fā)光處位于其腹部，大小約2～3mm，在自發(fā)光碎石規(guī)格選擇上應避開此尺寸。同時為了鋪設后效果接近觀賞區(qū)螢火蟲發(fā)光種群，達到吸引游人的效果，規(guī)格不宜過大，建議采用4～6mm 范圍，并選擇與螢火蟲光源顏色接近的黃綠色顆粒。

2 自發(fā)光彩色瀝青路面材料選用指標及施工方法

彩色瀝青混凝土面層+玻璃（無機）自發(fā)光石的材料選擇以及彩色瀝青混凝土面層施工中加入玻璃（無機）自發(fā)光碎石的工藝如下。

2.1 選用彩色瀝青混凝土指標

為保證通景公路路面行車舒適性及耐久性，選用熱拌密集配彩色瀝青混凝土，混合料各階段配合比設計應按現(xiàn)行行業(yè)標準《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ 1—2018）執(zhí)行。填料的用量應為礦粉和顏料的總和，顏料采用紅色，色彩配置方法應符合《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術(shù)規(guī)程》（CJJT 218—2014）附錄A的規(guī)定。

2.2 選用自發(fā)光石指標

選用高亮無機自發(fā)光碎石，顆粒大?。?～6mm，鋁酸鍶發(fā)光粉用量（高亮粉）：40%，密度：2.2～2.5g/cm3；余暉亮度：10min 激發(fā)大于600mcd/m2，60min 激發(fā)大于40mcd/m2。發(fā)光性能（測試標準DIN 67510—1）：D65標準光源1 000lx，激發(fā)10min。

2.3 施工工藝

本文主要對彩色瀝青在施工中加入自發(fā)光顆粒進行闡述：

（1）彩色瀝青混凝土路面碾壓應使用雙鋼輪振動壓路機和輪胎壓路機，碾壓按照初壓、復壓、終壓步驟進行，碾壓速度及碾壓溫度見表2、表3。初壓時雙鋼輪振動壓路機前進時應使用靜壓，后退時混合料穩(wěn)定宜選擇高頻低幅碾壓，混合料不穩(wěn)定時應使用靜壓。

表2 熱拌彩色瀝青混凝土碾壓速度 單位：km/h

表3 熱拌彩色瀝青混凝土碾壓控制溫度 單位：℃

（2）初壓完成后人工拋撒玻璃（無機）自發(fā)光碎石在彩色瀝青表面；拋撒密度根據(jù)碎石密度、顆粒大小及發(fā)光數(shù)量要求，最終計算在0.1kg/m2。實際應用中發(fā)現(xiàn)由于壓路機碾壓后，部分自發(fā)光碎石被彩色瀝青混凝土面層覆蓋，發(fā)光效果較差，建議增加拋撒量。拋撒完成后應先采用靜壓，確保將拋撒的自發(fā)光碎石顆粒碾壓嵌擠進混合料內(nèi)。

（3）完成自發(fā)光碎石嵌擠后開始復壓。雙鋼輪振動壓路機前進時宜采用高頻低幅，后退時宜采用高頻高幅，達到規(guī)定的碾壓遍數(shù)后應停止復壓。終壓時宜采用雙鋼輪振動壓路機靜壓1～2 遍，終壓應緊跟在復壓后進行，如在此期間發(fā)現(xiàn)部分區(qū)塊自發(fā)光碎石缺料嚴重，可以適當補撒。

3 自發(fā)光彩色陶瓷路面材料選用指標及施工方法

彩色陶瓷路面面層+樹脂（亞克力）自發(fā)光石的材料選擇以彩色陶瓷路面面層施工中加入樹脂（亞克力）自發(fā)光碎石的工藝如下。

3.1 選用陶瓷路面指標

為保證路面耐久、耐堿、抗滑性等指標，選用冷涂型路面防滑涂料，其涂膜外觀、耐水性、耐堿性、抗滑性等六項技術(shù)指標應符合《路面防滑涂料》（JT/T 712—2008）中冷涂型涂料性能規(guī)定。陶瓷顆粒要求對體積密度、吸水率、莫氏硬度檢測。

3.2 選用自發(fā)光石指標

選用高亮亞克力菱形自發(fā)光碎石，顆粒大?。?～6mm，鋁酸鍶發(fā)光粉用量（高亮粉）：35%，密度：1.97g/cm3；余暉亮度：10min 激發(fā)大于600mcd/m2，60min 激發(fā)大于90mcd/m2。發(fā)光性能（測試標準DIN 67510—1）：D65標準光源1 000lx，激發(fā)10min。

3.3 施工工藝

（1）素地清理：用吸塵器或吹風機將路面雜質(zhì)和灰塵清除干凈，對路面有深坑或破損，應先進行修補。

（2）底涂施工：當基面為混凝土基礎(chǔ)時，戶外道路專用黏結(jié)底涂按配比攪拌均勻后用滾筒滾涂施工。

（3）刮涂樹脂黏結(jié)劑：將彩色路面專用黏結(jié)劑按配比攪拌均勻，再用鏝刀齒耙刮涂施工；地面不平整處、凹坑用樹脂砂漿材料完全填補平整。

（4）撒彩色陶瓷顆粒及自發(fā)光石：將自發(fā)光專用顆粒及彩色陶瓷顆粒均勻撒布在彩色路面專用黏結(jié)料表面，完全將樹脂材料覆蓋。

（5）收集多余陶瓷顆粒在撒完陶瓷顆粒后約5～20min，必須確保此時的黏結(jié)料沒有固化，并用吹風機將表層多余的陶瓷顆粒清理干凈，同時立即對陶瓷顆粒路面進行壓實抹平，保證陶瓷顆粒黏結(jié)緊密，不發(fā)生掉?，F(xiàn)象。

4 施工中遇到的問題及解決措施

項目實施過程中，自發(fā)光彩色陶瓷路面主要使用在過村路段，由于其屬于薄層面層，無需銑刨原路面結(jié)構(gòu)，同時成型較快，施工中幾乎不影響過村路段人員和車輛的正常通行。在鋪筑試驗段中發(fā)現(xiàn)，彩色瀝青和彩色陶瓷路面雖然采用相同的顏色色號，但彩色陶瓷路面在肉眼感觀上顏色更為鮮艷，開放交通后，彩色陶瓷路面不易被污染，顏色鮮艷持續(xù)度更長，相鄰段易出現(xiàn)明顯色差。建議施工中嚴格根據(jù)色彩設計進行色彩配制，并應先在試驗段進行色彩驗證。試驗段色彩與設計色彩相差較大時，應分析查找原因，必要時重新進行色彩配制試驗。施工中應隨時觀察色彩變化，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。施工中應每間隔50m2一個點進行色彩質(zhì)量評分，加強過程控制。

彩色陶瓷路面從原理上具有施工工藝簡單快捷、工期短、可減少因施工引起的交通不便等特點，但其對施工路面的平整及干燥度要求很高，施工中需提前對路面深坑、破損及路肩不平整處用速干水泥進行修補，施工后等待黏結(jié)劑固化及清掃多余的陶瓷顆粒的時間較長，需要進行交通管制，施工總時間與彩色瀝青路面相差不大。此外，在彩色陶瓷路面鋪撒自發(fā)光顆粒時，自發(fā)光顆粒容易被陶瓷顆粒遮蓋，使“螢火蟲”路面的發(fā)光效果不如彩色瀝青路面。

5 結(jié)語

桃碧線通景公路提升工程在彩色瀝青混凝土、彩色陶瓷面層中加入了自發(fā)光顆粒，白天通景公路的彩色路面起到很好的美觀效果及視線誘導作用；夜間自發(fā)光顆粒形成的“螢火蟲”路面效果，增加了夜間行車的視線誘導及通景公路通行的樂趣。該項目對自發(fā)光彩色瀝青路面、自發(fā)光彩色陶瓷顆粒路面的布設方案可起到一定的參考借鑒作用。