无机荧光材料在混凝土路面中的应用前景

彭 奥 黄文杰 徐 雯 谭淑珍

前言

无机荧光材料的代表为稀土离子发光及稀土荧光材料，其具有吸收能力强，转换率高等优点。而作为代表的长余辉发光材料则常运用于生活中。长余辉发光材料简称长余辉材料，其本质上是一种光致发光材料。而发光混凝土是一种由长余辉材料和传统混凝土材料结合形成的新型建筑材料，发光混凝土不仅具有基体混凝土的强度特性，同时具有长余辉发光材料的发光性能。因此发光混凝土会在将来的工程中具有更多的实用性。

长余辉发光材料又称夜光材料，在白天能吸收太阳光或人工光源的能量，并将光能储存起来。在晚上又缓慢地把储存的能量以可见光的形式释放出来，在光源撤除后仍可长时间发出可见光。它不消耗电能，仅利用储存的能量即可在较暗的环境中发出可辨的光源，实现良好的低度应急照明以及交通指示标识和建筑美化，是一种“绿色”光源材料。长余辉发光材料的发光亮度高、发光持续时间久、化学性质稳定、安全环保可应用于建筑、交通、安全应急等领域。

1 长余辉材料与混凝土材料结合的可行性

传统建筑材料多采用混凝土材料作为建筑材料主体。传统混凝土材料通常以碎石为粗骨料骨架，配合以细骨料、水泥、水结合而成，具有凝结硬化前和易性好，与钢筋具有良好的粘接力，抗压性能优秀以及耐久性好等优点。但混凝土建筑表面较为灰暗不具备装饰照明功能。而以稀土元素激活的碱土铝酸盐制备的发光石，特别是长余辉发光石正好弥补了这个缺点。发光碎石同样具备其他无机荧光材料安全环保，致发光性的优点。且在与传统混凝土结合过程中，以发光石作为基体混凝土的粗骨料，通过水泥等胶凝材料结合得相对牢固。因此制备出的发光混凝土依旧具有抗压强度好的优点。

2 发光混凝土砖的制备

混凝土砖在建筑施工过程中必不可少，普通混凝土砖的应用已经十分普遍。但发光混凝土砖的应用还处在初始阶段。

发光混凝土砖的制作分为两步。首先应铺设一层普通混凝土基底。而上层需采用发光石作为混凝土的粗骨料，仿照露骨混凝土的做法，将发光石粗骨料裸露出来以达到吸收太阳光并在夜间发光的作用。在上层混凝土制作的过程中还涉及表面平整度打磨等工序以保证不会出现发光石本身的发光性能被水泥等胶凝材料遮盖等问题。图1为以长余辉材料制备的发光露骨混凝土在白天于夜间的发光效果对比。

图1 长余辉材料制成的发光露骨混凝土砖

另一种发光混凝土砖的制备方式则仿照水磨石地面的做法，将表层发光石骨料彻底打磨平整。此方法制备的发光混凝土砖面层光滑，可用于室内地面铺设以及景观工程中。

3 发光混凝土砖在道路交通工程中的应用

由于发光混凝土同时具备了普通混凝土的抗压性能以及无机荧光材料的发光性能。因此在交通道路安全中，发光混凝土能在夜间行车过程中为司机提供良好的行车视野。特别在某些电力不足，路灯照明不利的路段，发光混凝土能极好地为司机提示路段走向，弯道情况，正确车道等重要信息。可很大程度上降低交通安全事故的发生概率。

发光混凝土砖在白天“充能”后，晚上完全不借助电能，可在较长时间内持续发光，且发光寿命很长，对行车安全意义重大。

与此同时，在某些景观道路中。发光混凝土砖能较好地发挥其装饰与美化作用，并提供基本的步行视野亮度。2014年，罗素格地工作室在荷兰埃因霍温市率先打造了一条可在夜间发光的自行车景观道路。后来波兰一家材料公司效仿并打造了波兰第一条荧光自行车道路。

4 问题与展望

在发光混凝土砖的制备中，同样存在以下善待解决的问题

（1）在发光路面中基体混凝土具有优良的力学性能，但是由于水泥，沙石不透明导致发光材料的发光强度降低。

（2）发光混凝土砖在制备的过程中由于分层制备，两层之间可能不具备较好地粘接性能，应用过程中是否脱落或者强度受影响仍需要研究。

（3）发光混凝土在制备过程中由于在混凝土中加入了长余辉材料，长余辉材料在硅酸盐材料中长久结合是否发生骨料反应，是否长期结合后影响混凝土强度也未被研究。

虽然发光混凝土目前的应用还不算广泛，但基于其鲜明的材料特性，以及如今节能环保的大形势，其发展空间十分巨大。可以预期，在不久的将来发光混凝土将在道路交通，屋面装饰以及景观工程等领域得到广泛应用。在对长余辉发光材料的发光机制以及长余辉材料发光理论研究趋于完善以后，发光混凝土也将更好的服务于生产生活当中。