近年來，隨著城市道路交通的不斷發(fā)展，人們對路面的安全警示、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，一種既能夠滿足公路夜間安全警示和景觀效果，又能夠節(jié)約能源的長余輝自發(fā)光涂料便成為當(dāng)今道路工程的研究熱點。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。這種新型材料在國內(nèi)外已有許多嘗試性研究，但目前僅對發(fā)光材料研究較多，對路面發(fā)光性能的研究卻較少。2013年，英國劍橋太陽能發(fā)光公司在荷蘭修筑了第1條鑲嵌式發(fā)光路面和標(biāo)線漆形式的熒光路面。2014年，國外報道標(biāo)線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)光時間較短的問題。

  針對以上問題，本文將對一種夜晚發(fā)光時間較長、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，通過試驗對材料的性能進(jìn)行研究，且通過組合設(shè)計來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

  自發(fā)光材料選擇及測試方法。試驗時，選用了市面上發(fā)光強(qiáng)度與余輝時間較長的3類自發(fā)光材料，3類材料型號分別為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，測試其發(fā)輝度與時間的變化曲線;用蒸餾水將自發(fā)光材料按照1∶100的比例進(jìn)行稀釋，然后將稀釋溶液加入激光粒度儀樣品池中;打開循環(huán)系統(tǒng)，將樣品混合均勻后進(jìn)行測試，并以體積平均粒徑來表征粒度大小。3類材料分別測試3次，中值粒徑取平均值。

  自發(fā)光材料性能測試。本文從粒度分布、輝度以及發(fā)光特性方面對自發(fā)光材料性能進(jìn)行研究。

  可知，ZX－1類材料粒徑中值最小，累計粒度分布百分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時所對應(yīng)的粒徑為24.302μm，輝度也明顯強(qiáng)于ZX－2、ZX－3類。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)會釋放多出的全部能量而回到基態(tài)，這個過程會造成材料發(fā)光。由于ZX－1類材料粒徑小、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類材料適合于熒光路面的性能研究。

  試驗時，對ZX－1類發(fā)光材料的粒度及發(fā)光特性曲線進(jìn)行了測試。可以看出，ZX－1類材料的粒徑較小，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。可以看出，ZX－1類材料激發(fā)完成后輝度可達(dá)到10000mcd/m2以上，60min時輝度為107mcd/m2，480min后輝度為6.5mcd/m2，而肉眼可見的輝度為0.38mcd/m2，因此該類材料可滿足GB/T24981.2—2010《稀土長余輝熒光粉試驗方法》規(guī)范要求。

涂料性能試驗

  材料組成。反應(yīng)型高分子聚合物材料(簡稱膠結(jié)料)由A、B雙組分組成，A組分由主樹脂、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，具有觸變流動性。發(fā)光材料選用A類自發(fā)光材料。

  試樣制備。膠結(jié)料:將主樹脂置于分散皿中，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試用試件。

  膠結(jié)料性能測試。本文主要從外觀、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、粘結(jié)強(qiáng)度、膠凝時間、固化時間等6個方面對膠結(jié)料進(jìn)行性能，膠結(jié)料固化后性能指標(biāo)見表2。

  可知，膠結(jié)料為乳白色粘稠液體，固化后形成透明無色固體，可保證太陽光直射穿透，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，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、旋轉(zhuǎn)耐磨試驗、紫外老化試驗等對熒光膠結(jié)料性能進(jìn)行測試，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)光時間等，并通過路面設(shè)計試鋪進(jìn)行評價。

  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)光時間大于6h。

  可知，熒光材料膠結(jié)料各項性能在紫外線老化后有明顯降低，尤其是發(fā)光時間縮短了一半。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)光材料其儲存光源的能力減弱，從而導(dǎo)致發(fā)光時間降低。另外，拉伸強(qiáng)度及斷裂伸長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)計試鋪

  選擇重慶市萬盛區(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。萬盛區(qū)試驗段面積300m2，長150m，寬2m，采用熒光標(biāo)線漆與熒光圖案組合方案鋪筑。試驗段鋪筑完成后，進(jìn)行了發(fā)光時間檢測試驗。試驗結(jié)果表明，材料養(yǎng)護(hù)12h后初步形成強(qiáng)度且可以開放交通，夜晚在無任何燈光情況下熒光路面發(fā)光時間約為6h。試驗段完成半年后再次對其進(jìn)行了檢測，發(fā)現(xiàn)除路面表層污染外，路面完整度良好，無坑槽、脫落現(xiàn)象，無病害發(fā)生。柳州市試驗段采用了熒光標(biāo)線漆與熒光道釘、發(fā)光道釘混合搭配方案鋪筑，試驗段整體效果良好。

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。