近年來(lái)，隨著城市道路交通的不斷發(fā)展，人們對(duì)路面的安全警示、景觀人文特色等要求不斷提高，使得特殊路面鋪裝材料的研究日益深入。為此，一種既能夠滿(mǎn)足公路夜間安全警示和景觀效果，又能夠節(jié)約能源的長(zhǎng)余輝自發(fā)光涂料便成為當(dāng)今道路工程的研究熱點(diǎn)。該材料是一種新型發(fā)光材料，兼具安全、美觀、節(jié)能等諸多優(yōu)勢(shì)。這種新型材料在國(guó)內(nèi)外已有許多嘗試性研究，但目前僅對(duì)發(fā)光材料研究較多，對(duì)路面發(fā)光性能的研究卻較少。2013年，英國(guó)劍橋太陽(yáng)能發(fā)光公司在荷蘭修筑了第1條鑲嵌式發(fā)光路面和標(biāo)線(xiàn)漆形式的熒光路面。2014年，國(guó)外報(bào)道標(biāo)線(xiàn)漆路面效果不太理想，且熒光路面普遍存在發(fā)光強(qiáng)度較低、發(fā)光時(shí)間較短的問(wèn)題。
針對(duì)以上問(wèn)題，本文將對(duì)一種夜晚發(fā)光時(shí)間較長(zhǎng)、冷施工的高分子聚合物自發(fā)光涂料進(jìn)行研究。自發(fā)光涂料技術(shù)利用水性反應(yīng)性聚合物的粘結(jié)與冷施工，以及熒光材料的發(fā)光作用，使自發(fā)光涂料具有較高的路用性能、施工性能以及滿(mǎn)足特殊路面的功能化、景觀化功能。本文主要基于水性高分子聚合物涂料技術(shù)，并結(jié)合熒光材料應(yīng)用于道路鋪筑的具體要求，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)材料的性能進(jìn)行研究，且通過(guò)組合設(shè)計(jì)來(lái)確定熒光材料的粘結(jié)性、耐磨性、抗滑性和老化性能。
自發(fā)光材料試驗(yàn)
自發(fā)光材料選擇及測(cè)試方法。試驗(yàn)時(shí)，選用了市面上發(fā)光強(qiáng)度與余輝時(shí)間較長(zhǎng)的3類(lèi)自發(fā)光材料，3類(lèi)材料型號(hào)分別為ZX－1、ZX－2、ZX－3。
試樣制備程序如下:將3種不同規(guī)格自發(fā)光材料置于DIN67510光源并激發(fā)10min后，測(cè)試其發(fā)輝度與時(shí)間的變化曲線(xiàn);用蒸餾水將自發(fā)光材料按照1∶100的比例進(jìn)行稀釋?zhuān)缓髮⑾♂屓芤杭尤爰す饬６葍x樣品池中;打開(kāi)循環(huán)系統(tǒng)，將樣品混合均勻后進(jìn)行測(cè)試，并以體積平均粒徑來(lái)表征粒度大小。3類(lèi)材料分別測(cè)試3次，中值粒徑取平均值。
自發(fā)光材料性能測(cè)試。本文從粒度分布、輝度以及發(fā)光特性方面對(duì)自發(fā)光材料性能進(jìn)行研究。
可知，ZX－1類(lèi)材料粒徑中值最小，累計(jì)粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑為24.302μm，輝度也明顯強(qiáng)于ZX－2、ZX－3類(lèi)。根據(jù)量子力學(xué)的基本原理，熒光材料吸收光能后躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)會(huì)釋放多出的全部能量而回到基態(tài)，這個(gè)過(guò)程會(huì)造成材料發(fā)光。由于ZX－1類(lèi)材料粒徑小、顆粒多，產(chǎn)生的散射光角就大，從而吸收、釋放能量的強(qiáng)度也就越大，因此ZX－1類(lèi)材料適合于熒光路面的性能研究。
試驗(yàn)時(shí)，對(duì)ZX－1類(lèi)發(fā)光材料的粒度及發(fā)光特性曲線(xiàn)進(jìn)行了測(cè)試?？梢钥闯?，ZX－1類(lèi)材料的粒徑較小，且較為集中，能夠在低粘度高分子材料基體中分散且不沉降?？梢钥闯?，ZX－1類(lèi)材料激發(fā)完成后輝度可達(dá)到10000mcd/m2以上，60min時(shí)輝度為107mcd/m2，480min后輝度為6.5mcd/m2，而肉眼可見(jiàn)的輝度為0.38mcd/m2，因此該類(lèi)材料可滿(mǎn)足GB/T24981.2—2010《稀土長(zhǎng)余輝熒光粉試驗(yàn)方法》規(guī)范要求。
涂料性能試驗(yàn)
材料組成。反應(yīng)型高分子聚合物材料(簡(jiǎn)稱(chēng)膠結(jié)料)由A、B雙組分組成，A組分由主樹(shù)脂、填料及其相容劑(MS－1)組成，該組分為乳白色均相稠狀液體;B組分為專(zhuān)用透明固化劑(G－1)。將A、B組分按規(guī)定比例混合得到乳白色均相稠狀液體，具有觸變流動(dòng)性。發(fā)光材料選用A類(lèi)自發(fā)光材料。
試樣制備。膠結(jié)料:將主樹(shù)脂置于分散皿中，按比例加入填料，分散均勻;添加一定重量比例的MS－1相容劑，均勻分散15min;完成后即得到A組分;將A組分與B組分按照比例混合即得到膠結(jié)料。膠結(jié)料經(jīng)7h反應(yīng)后可固化成型。
自發(fā)光涂料:按膠結(jié)料∶自發(fā)光材料=2∶1的比例混合均勻，采用噴涂的形式制備測(cè)試用試件。
膠結(jié)料性能測(cè)試。本文主要從外觀、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、粘結(jié)強(qiáng)度、膠凝時(shí)間、固化時(shí)間等6個(gè)方面對(duì)膠結(jié)料進(jìn)行性能，膠結(jié)料固化后性能指標(biāo)見(jiàn)表2。
可知，膠結(jié)料為乳白色粘稠液體，固化后形成透明無(wú)色固體，可保證太陽(yáng)光直射穿透，使得混合在膠結(jié)料中的熒光材料能夠吸收和釋放光源，從而達(dá)到夜間發(fā)光的目的。同時(shí)，膠結(jié)料還具有較好的力學(xué)性能，其強(qiáng)度高、柔韌性好、熱固性能良好，是適用于熒光路面的優(yōu)良材料。
自發(fā)光涂料路用性能研究。為深入了解自發(fā)光涂料的路用性能，基于拉拔試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)耐磨試驗(yàn)、紫外老化試驗(yàn)等對(duì)熒光膠結(jié)料性能進(jìn)行測(cè)試，主要考察熒光膠結(jié)料的粘結(jié)性能、耐磨性、抗滑性、老化性能和發(fā)光時(shí)間等，并通過(guò)路面設(shè)計(jì)試鋪進(jìn)行評(píng)價(jià)。
可知，自發(fā)光涂料的粘結(jié)強(qiáng)度在2.5MPa以上，質(zhì)量損失小于0.1%，抗滑值大于路面規(guī)范要求，發(fā)光時(shí)間大于6h。
可知，熒光材料膠結(jié)料各項(xiàng)性能在紫外線(xiàn)老化后有明顯降低，尤其是發(fā)光時(shí)間縮短了一半。分析其原因:紫外光照的介入使材料內(nèi)部能力增加，自發(fā)光材料在紫外光照下易分解，分解后的自發(fā)光材料其儲(chǔ)存光源的能力減弱，從而導(dǎo)致發(fā)光時(shí)間降低。另外，拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長(zhǎng)率都有不同程度的降低，鍵力較小的部位發(fā)生斷裂或重新結(jié)合，形成老化，導(dǎo)致膠結(jié)料性能衰變。
路面設(shè)計(jì)試鋪
選擇重慶市萬(wàn)盛區(qū)旅游大道和柳州市新柳大道綠化區(qū)作為熒光路面的試鋪路段。萬(wàn)盛區(qū)試驗(yàn)段面積300m2，長(zhǎng)150m，寬2m，采用熒光標(biāo)線(xiàn)漆與熒光圖案組合方案鋪筑。試驗(yàn)段鋪筑完成后，進(jìn)行了發(fā)光時(shí)間檢測(cè)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，材料養(yǎng)護(hù)12h后初步形成強(qiáng)度且可以開(kāi)放交通，夜晚在無(wú)任何燈光情況下熒光路面發(fā)光時(shí)間約為6h。試驗(yàn)段完成半年后再次對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)除路面表層污染外，路面完整度良好，無(wú)坑槽、脫落現(xiàn)象，無(wú)病害發(fā)生。柳州市試驗(yàn)段采用了熒光標(biāo)線(xiàn)漆與熒光道釘、發(fā)光道釘混合搭配方案鋪筑，試驗(yàn)段整體效果良好。
結(jié)論
1)采用透明反應(yīng)型高分子材料與自發(fā)光材料復(fù)合制備的自發(fā)光涂料路用性能良好，具有一定的發(fā)光性能，適用于道路景觀及警示鋪裝。
2)自發(fā)光材料屬于新興道路材料，其價(jià)格昂貴且應(yīng)用范圍較窄，作為一種景觀裝飾材料可小范圍鋪筑以點(diǎn)綴效果，不建議大面積推廣應(yīng)用。
3)發(fā)光涂料可作為一種警示材料應(yīng)用于特殊路段，既滿(mǎn)足公路夜間景觀效果，又能夠節(jié)約能源，且具有較好的發(fā)展前景。
