熱熔型標(biāo)線性能影響因素及改善措施研究

為解決現(xiàn)階段常用熱熔標(biāo)線性能快速衰減的缺陷，延長熱熔型標(biāo)線的使用壽命，維護(hù)道路安全運營的“生命線”，文章以涂料的有機(jī)物配合比、鈦白粉含量、碳酸鈣含量、玻璃珠沉降率等指標(biāo)作變量，依托實例工程開展試驗工作，對4種不同類型熱熔標(biāo)線投入使用后的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤、對比分析。結(jié)果表明：點狀型熱熔標(biāo)線在有機(jī)物含量、鈦白粉含量最高、碳酸鈣含量最低條件下，其逆反射亮度系數(shù)衰減表現(xiàn)較其他3種類型熱熔標(biāo)線弱，可以作為長壽命、高性能熱熔型標(biāo)線的優(yōu)選方案。

熱熔型標(biāo)線；逆反射亮度系數(shù)；有機(jī)物含量；道路安全

U416.03A080252

作者簡介：

周莉莉（1990—），碩士，工程師，主要從事高速公路運營養(yǎng)護(hù)管理工作。

0" 引言

高速公路的路面熱熔型標(biāo)線是為駕駛者提供準(zhǔn)確道路輪廓識別的重要交安設(shè)施，路面熱熔型標(biāo)線的逆反射亮度系數(shù)決定著其是否能在全天候條件下（含雨天、大霧、夜間等低可視度氣候情況）提供清晰、明亮的道路輪廓。隨著近年汽車保有量持續(xù)攀升，高速道路車截面車流持續(xù)增多，加之西南地區(qū)雨水充盈，日照光線（紫外線）較強(qiáng)，受外部環(huán)境因素影響較大，路面熱熔型標(biāo)線性能急劇衰減，路用壽命多下降到1～1.5年，其中大部分路面熱熔型標(biāo)線的逆反射亮度系數(shù)在使用1年后衰減至80～160 mcd·m-2·lx-1。路面熱熔型標(biāo)線使用壽命的縮短，極大地提高了公路運營單位的養(yǎng)護(hù)成本。為延長熱熔型標(biāo)線的使用壽命，降低標(biāo)線的更換頻率，降低標(biāo)線的養(yǎng)護(hù)成本，本研究依托實例工程，通過調(diào)整玻璃珠沉降率、標(biāo)線涂料鈦白粉含量、標(biāo)線涂料結(jié)構(gòu)形狀等因素，對比不同方案下標(biāo)線逆反射系數(shù)的衰減率，研究影響熱熔標(biāo)線使用壽命的主要因素，得到延長熱熔型標(biāo)線使用壽命的解決方案。

1" 熱熔型標(biāo)線現(xiàn)狀

1.1" 常見的熱熔型標(biāo)線缺陷

（1）熱熔型標(biāo)線涂料層有機(jī)物含量各項指標(biāo)雖滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但其粘結(jié)性仍不足，標(biāo)線易老化龜裂，未能有效阻止玻璃珠的脫落。

（2）現(xiàn)階段熱熔標(biāo)線為平面型構(gòu)造，使嵌入在標(biāo)線內(nèi)的玻璃珠與車輛輪胎接觸面積達(dá)到了最大化，標(biāo)線玻璃珠的磨損程度大，會加劇玻璃珠的磨損脫落。

（3）標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)衰減過快，無法長效滿足當(dāng)前大交通量需求，對公路夜間行車安全造成了極大的安全隱患。

1.2" 主要成因分析

（1）涂料層有機(jī)物含量只滿足國標(biāo)最低標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致涂料層相關(guān)性能表現(xiàn)較差。

（2）玻璃珠嵌入涂料體積過低，嵌入涂料未達(dá)到2/3以上，玻璃珠極易從涂料層脫落。

1.3" 質(zhì)量提升措施

（1）使用高折射率、粒徑更大的標(biāo)線玻璃珠［1］。

（2）控制涂料熔融溫度。熱熔型標(biāo)線涂料的流動度指標(biāo)嚴(yán)格控制了熱熔標(biāo)線施工過程中玻璃珠的沉降性能，涂料熔融溫度宜保持在215 ℃～240 ℃，涂料應(yīng)完全熔化，使玻璃珠沉降體積達(dá)到2/3以上［2］。

（3）控制有機(jī)物含量。標(biāo)線涂料有機(jī)物含量建議高于國標(biāo)最低標(biāo)準(zhǔn)，有效增強(qiáng)涂料有機(jī)物的降解性能、抗紫外線性能、抗氧化及抗老化性能［3］。

2" 試驗

2.1" 試驗路段

本研究依托G75蘭海高速公路B段（南寧）的熱熔標(biāo)線更換工程，選取1 km水泥路面作為試驗段，分別連續(xù)施劃4段不同類型的熱熔型標(biāo)線，每種標(biāo)線長度均為250 m，施劃位置為外側(cè)車道路肩側(cè)邊線。施劃后，基于車流量（25 000車次/d）、外界環(huán)境因素相同的條件，開展為期1年的標(biāo)線外觀、性能的定期監(jiān)測，其中重點監(jiān)測其逆反射亮度系數(shù)變化情況，并對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析，最終分析得出耐久性最好的熱熔型標(biāo)線的構(gòu)造類型。

2.2" 試驗原理

熱熔型標(biāo)線的組成成分包括標(biāo)線涂料和玻璃珠，其中涂料內(nèi)總有機(jī)物含量（樹脂、膠、蠟、油等）是有效解決涂料涂層與路面及玻璃珠粘結(jié)力的關(guān)鍵，玻璃珠的折射率、粒徑大小、沉降到標(biāo)線內(nèi)深度也是提高逆反射性能的關(guān)鍵［2］。本研究分別施劃了4段不同的白色的熱熔型標(biāo)線，4種熱熔型標(biāo)線的構(gòu)造類型及成分參數(shù)如下頁表1所示。

2.2.1" 標(biāo)線構(gòu)造類型對玻璃珠脫落率的影響

由下頁圖1可知，面對試驗段——G75蘭海高速公路B段（南寧）日均2.5萬輛的車流量，點狀型試驗標(biāo)線1與平面型試驗標(biāo)線4相比較，試驗標(biāo)線1玻璃珠脫落率及脫落速度均較小，在使用時間相同的情況下，當(dāng)試驗標(biāo)線4玻璃珠脫落面積達(dá)55%時，試驗標(biāo)線1仍有79%面積的玻璃珠嵌入在涂料內(nèi)，點狀型標(biāo)線的特殊構(gòu)造能夠有效減少玻璃珠受損的面積，降低其脫落率和脫落速度。由此可知，點狀型標(biāo)線的凸起構(gòu)造能夠有效減少其與車輛接觸磨損的面積，發(fā)揮較好的抗磨損作用，而平面型標(biāo)線則因與車輛的接觸面積較大而導(dǎo)致涂層上的玻璃珠受碾壓的概率和頻率均較大，進(jìn)而導(dǎo)致玻璃珠的損耗脫落更快。

2.2.2" 標(biāo)線涂料層有機(jī)物、鈦白粉含量對標(biāo)線質(zhì)量的影響

玻璃珠的逆反射作用是依靠標(biāo)線形成涂層后，玻璃珠沉降形成的半月彎區(qū)域進(jìn)行折射，所以涂層的性能（含附著力、抗氧化、抗紫外線等）也直接決定了逆反射亮度系數(shù)的高低，試驗標(biāo)線2為常規(guī)型熱熔型標(biāo)線，試驗標(biāo)線3為有機(jī)物含量改進(jìn)后的熱熔型標(biāo)線。在經(jīng)過12個月的使用后，根據(jù)圖2的對比分析可知，試驗標(biāo)線2表層的玻璃珠有較大面積嵌入在涂層內(nèi)，而常規(guī)型熱熔標(biāo)線開始出現(xiàn)龜裂老化的現(xiàn)象，玻璃珠大面積脫落。由表1相關(guān)數(shù)據(jù)可知，試驗標(biāo)線2的有機(jī)物含量與鈦白粉含量較低、碳酸鈣含量較高，施劃后試驗標(biāo)線2、試驗標(biāo)線3均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的亮度因數(shù)0.75，但是在投入使用后，試驗標(biāo)線2因低含量的有機(jī)物和鈦白粉添加，無法較有效地應(yīng)對標(biāo)線涂層內(nèi)有機(jī)物老化帶來色變以及標(biāo)線逆反衰減，與之相比，鈦白粉含量更高的試驗標(biāo)線3在使用12個月后，其涂料層仍維持著亮白的表觀，能夠繼續(xù)為駕駛者提供清晰的視覺感知效果。綜上可知，熱熔型標(biāo)線中涂料的有機(jī)物含量對標(biāo)線使用壽命起到重要作用。

2.2.3" 標(biāo)線玻璃珠沉降率對標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)的影響

根據(jù)工程經(jīng)驗可判斷，玻璃珠的沉降率對其使用壽命的長短、逆反射亮系數(shù)的高低均有直接的影響。本文將試驗標(biāo)線3與試驗標(biāo)線4的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)玻璃珠以其體積的60%～72%嵌入路面標(biāo)線的時候，能夠達(dá)到最大的逆反射性能。其主要原因有3個：（1）玻璃珠在涂料內(nèi)的沉降率越高，其受磨損的體積越小；（2）嵌入不夠深的珠子將導(dǎo)致光向許多方向反射，而不是反射回駕駛員，從而大大降低逆反射系數(shù)（圖3）；（3）在大交通量的磨損后，嵌入較淺的珠子將容易磨損脫落，嵌入太深的珠子仍會反射光線，但反射程度會降低。綜上可知，如何實現(xiàn)熱熔型標(biāo)線的玻璃珠的最佳嵌入度非常重要，當(dāng)然，如果在標(biāo)線施工過程中出現(xiàn)玻璃珠沉降不易控制等情況，玻璃珠沉降深度“寧深勿淺”，降低玻璃珠的脫落率，延長熱熔型標(biāo)線的使用壽命。

2.2.4" 標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)衰減變化分析

依據(jù)《道路交通標(biāo)線質(zhì)量要求和檢測方法》（GB/T16311-2009）等標(biāo)線相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，規(guī)定白色熱熔標(biāo)線初始值應(yīng)＞150 mcd·m-2·lx-1，使用12個月后應(yīng)≥80 mcd·m-2·lx-1［4］。如表2所示為4個試驗標(biāo)線在1年內(nèi)衰減變化表，由表2可知，試驗標(biāo)線1在構(gòu)造、有機(jī)物含量、鈦白粉含量最優(yōu)的情況下，保持了較好的耐磨損性能，能較長時間地保持較高的逆反射亮度系數(shù)。平面型標(biāo)線中，有機(jī)物含量及沉降率達(dá)到最佳狀態(tài)下的試驗標(biāo)線4維持了最好的標(biāo)線性能及最長的使用壽命，試驗標(biāo)線2的逆反射亮度系數(shù)衰減較快，這也直接反映了當(dāng)前常用的熱熔標(biāo)線的缺陷。

2.3" 試驗結(jié)果分析

在試驗期間，試驗段路面熱熔型標(biāo)線處于使用狀態(tài)，且使用環(huán)境為重車流量，基于上述因素開展的此次試驗的標(biāo)線的整體性能（包括逆反射亮度性能）處于動態(tài)衰減的過程，交通環(huán)境、車流量、施工工藝和標(biāo)線材料是動態(tài)衰減模型（路面標(biāo)線反光效果、耐久性、耐候性）的直接影響因素。經(jīng)研究，平面型標(biāo)線中，表1中試驗標(biāo)線4是3種平面型熱熔標(biāo)線中使用性能、使用壽命均最優(yōu)的，其有機(jī)物含量等參數(shù)是最佳配置；在有機(jī)物含量等參數(shù)一致的情況下，點狀型熱熔標(biāo)線較面狀型熱熔標(biāo)線的使用性能、使用壽命均更優(yōu)。

3" 結(jié)語

本文通過使用4種類型的熱熔標(biāo)線建立各項指標(biāo)衰減的數(shù)據(jù)模型，以構(gòu)造類型、涂料有機(jī)物含量、鈦白粉含量、表觀特征等為變量開展試驗、統(tǒng)計、分析工作，通過長期監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析得出以下結(jié)論及建議：

（1）對比平面型熱熔標(biāo)線，點狀凸起型構(gòu)造的熱熔標(biāo)線更能有效保護(hù)表層玻璃珠、降低磨損率和磨損度，使標(biāo)線逆反射亮度系數(shù)維持在較高數(shù)值。試驗段的運營單位在2019年南寧繞城高速公路西外環(huán)路面改造工程使用點狀熱熔標(biāo)線，經(jīng)過5年的追蹤監(jiān)測，逆反射亮度系數(shù)仍維持在202 mcd·m-2·lx-1。

（2）標(biāo)線涂料層的有機(jī)物含量決定著玻璃珠附著力及其抗老化能力，也是是否能維持長久高逆的重要決定因素，相關(guān)標(biāo)線工程實施前，建議有機(jī)物含量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的20%。

（3）為避免低質(zhì)量標(biāo)線出現(xiàn)，建議對標(biāo)線涂料內(nèi)的碳酸鈣含量設(shè)置添加上限要求。因碳酸鈣粉為涂料層非必要添加物，但通過增加一定量的碳酸鈣粉，減少鈦白粉含量的使用，其逆反射亮度系數(shù)同樣可高于初始逆反射亮度系數(shù)150 mcd·m-2·lx-1，但高碳酸鈣含量的熱熔標(biāo)線，無法應(yīng)對標(biāo)線涂層內(nèi)有機(jī)物老化帶來的色變以及標(biāo)線逆反衰減。

［1］李捷飛.熱熔型涂料性能持久性及路用性能研究［D］.重慶：重慶交通大學(xué)，2018.

［2］JT/T280-2022，路面標(biāo)線涂料［S］.

［3］王定洪.提高道路熱熔標(biāo)線質(zhì)量的措施研究［J］.西部交通科技，2022（8）：65-67.

［4］GB/T 16311-2009，道路交通標(biāo)線質(zhì)量要求和檢測方法［S］.

20240412