新型微陶颗粒高亮交通标线技术探讨与应用

2020-09-16聂志强廖汉武聂歆杨周喜民

湖南交通科技 2020年3期

聂志强，廖汉武，聂歆杨，龚敏，周喜民

(湖南省辰波建设有限公司, 湖南长沙 410015)

0 引言

交通标线(Traffic markings)是指在道路的路面上用线条、箭头、文字、立面标记、突起路标和轮廓标等向交通参与者传递引导、限制、警告等交通信息的标识[1-2]。设置标线的最终目标是：标线清晰可见，车道划分清晰，指示信息正确，引导功能全天24h明显[3-5]。2018年3月的《关于开展公路交通标线质量控制专项工作的通知》要求:完善道路交通安全标线作用，提升公路交通安全保障能力，提高公路交通标线质量水平。醒目且能有效预防交通事故发生是交通标线的基本要求[6-7]。

1 新型微陶颗粒高亮交通标线的定义及技术要求

1.1 新型微陶颗粒高亮交通标线的定义

微陶颗粒热熔型高亮道路交通标线 (Technical requirements for hot melt highly bright road traffic markings of micro ceramic grain)是一种在道路表面干燥、潮湿、连续降雨条件下，以微陶颗粒和高亮玻璃珠作为逆反射体，逆反射亮度系数均高于JTG F80/1标准中雨夜反光标线规定值的高反光热熔型道路交通标线。

1.2 新型微陶颗粒高亮交通标线的技术要求

微陶颗粒热熔型高亮道路交通标线技术在高亮热熔涂料中各组成材料合理配比的情况下，控制涂料温度范围为200 ℃～220 ℃，面撒逆反射材料采用双撒撒布工艺；在满足颗粒外撒比例的基础上，控制涂料软化点及流动度，使外撒微陶颗粒嵌入量达50%～60%，使新型标线的各项指标性能符合要求。微陶颗粒的性能要求见表1；标线表面色技术要求见表2；标线逆反射色技术要求见表3。

1.2.1微陶颗粒的材料要求

微陶颗粒外型为不规则的粒状结构，表层为高折射率的微晶陶瓷珠结构。颗粒光洁圆整，无杂质，具备干燥条件和浸水条件下的逆反射性能。

1.2.2微陶颗粒检测方法

表1 微陶颗粒的性能要求密度/(g·cm-3)粒径范围/mm干燥状态反光性能/(mcd·m-2·lx -1)潮湿状态反光性能/(mcd·m-2·lx -1)反光颜色2.45～2.650.8～1.2≥400≥250银白色/黄色

表2 标线表面色技术要求标线表面色色品坐标(标准照明体D65,照明观测条件 45/0,视场角2°)xyxyxyxy亮度因数白0.3550.3550.3050.3050.2850.3250.3350.375≥0.35黄0.5600.4400.4900.5100.4200.4400.4600.400≥0.27

表3 标线逆反射色技术要求标线逆反射色色品坐标(标准A 光源)xyxyxyxy白0.4800.4100.4300.3800.4050.4050.4550.435黄0.5750.4250.5080.4150.4730.4530.5100.490

1) 视觉观察法：将微陶颗粒放于2个透明的玻璃瓶中，样品体积占玻璃瓶体积的一半为宜；一瓶保持干燥状态，另外一瓶注满自来水，并确保所有的微陶颗粒浸没于水下；将手电筒或手机闪光灯置于鼻尖，观察2种状态下的微陶颗粒，颗粒本身需具备逆反射性能。

2) 定量测试法：在观测角0.2°、入射角-4°的条件下，微陶颗粒的干燥逆反射亮度系数不低于400cd·lx-1·m-2，微陶颗粒的浸水逆反射亮度系数不低于250 cd·lx-1·m-2。

微陶颗粒的粒径相对较大，下沉到标线底部的数量较少，减少标线面撒微陶颗粒的含量可以使标线保持较好的可塑性，在冬季低温条件时能减少标线的开裂，外露面积大、间距小，提高了标线的及时反光效果。微陶颗粒在标线中的位置如图1所示。

图1 微陶颗粒在标线中的位置示意图

2 新型微陶颗粒高亮交通标线技术的应用特点

2.1 道路交通标线的现状

标线是显示道路轮廓、规范车辆行驶最基本的交通安全设施，可以有效减少交通事故和交通堵塞。目前我国道路标线应用基本为二级及以上公路使用热熔型标线;二级以下公路部分采用热熔型标线，部分采用溶剂型标线。受产品价格、地域、气候、昼夜变化的影响，标线无法达到理想的使用效果，经常出现大面积脱落、断裂和残缺不全，有反光亮度不达标、耐磨性能差、无法有效勾勒线形等问题；投入使用1～2a后开始出现模糊不清、涂装变色、夜间不反光或反光效果差等问题，给安全行车带来很大的困难和安全隐患。

2.2 微陶颗粒的特点

1) 高亮玻璃珠中粒径较小的含量较多，施工时面撒后下沉到标线底部的玻璃珠数量增多，增加了标线中玻璃珠的含量，提高了标线的强度，减少了标线在夏季高温条件下容易软化的缺点，提高了耐磨效果；高玻璃珠含量使标线在经过车辆轮胎的磨耗后，也不会降低夜间反光效果，比普通反光标线效果更持久。

2) 微陶颗粒具备完善的光学设计、独特的光学结构，可以在道路表面干燥、潮湿、连续降雨条件下持续反光；使驾驶员有更长的可视距离，反光距离可达到100m以上，能更清晰地指示前方车道，有效减少违章及交通事故的发生，反光性能不易衰减。原有的各种标线涂料设备可以利用，只需对划线设备做很小的改动。白线和黄线对应各自颜色的微陶颗粒，既不影响标线本身的颜色，又能确保夜晚反射出与标线颜色相同的光，避免夜晚黄线远看“发白”的现象，使驾驶者更易辨别标线的颜色。

3) 微陶颗粒是一种多棱角、不规则、不褪色的新型标线材料，使用寿命更持久，可以达到普通玻璃珠的1.5倍以上。每一颗微陶颗粒都是由多个玻璃微球组成，可以同时产生多个反射点，在光源条件下，无论雨天、雾天、潮湿或夜晚，24 h具有360°视角逆反射性能，具有超高亮度。

4) 新型微陶颗粒热熔型高亮道路交通标线使用高性能热熔涂料、高性能玻璃珠和微陶颗粒等新型材料，使得道路标线不仅在干燥夜晚具有高亮的逆反射效果，在雨天夜晚也同样有高亮示廓效果(见图2)；且更加耐磨、不易老化，可以大幅减少标线磨损、断裂、脱落等情况发生；能够帮助驾驶员在车灯的照射下，清晰地看到道路边线、车道分界线等路面标线的位置，从而提高道路行车的安全性，有效减少夜间和雨雾天行车带来的安全隐患。

图2 新型标线雨夜效果图

3 新型微陶颗粒高亮道路交通标线的优点

新型微陶颗粒高亮道路交通标线技术满足《道路交通标线》、《道路交通标线质量要求和检测方法》和《公路工程质量检验评定标准》的各项规定和要求，具有在雨夜天时清晰度高、经久耐用、清洁环保、节约成本等优点。新型微陶颗粒高亮道路交通标线技术是我国道路交通标线发展的一个创新方向，也是提高道路交通安全的有效手段，在智慧交通、平安出行的新时代具有较好的经济、社会和环保效益。

3.1 新型标线具有可观的经济效益

新型微陶颗粒热熔型高亮道路交通标线技术使用高性能热熔涂料、高性能玻璃珠和耐磨陶瓷珠等新型材料，更加耐磨、不易老化，可以大幅减少标线磨损、断裂、脱落等情况产生，使用寿命达普通标线超过1.5倍以上，使用全寿命周期成本比普通标线成本下降30%。

以双向4车道国道为例，按平均每公里公路800m2标线面积计算，普通标线综合单价约为52元/m2，微陶颗粒高亮标线综合单价约为80元/m2。正常情况下普通标线有效使用期限为1a，而微陶颗粒高亮标线可使用2a。以此推算，微陶颗粒高亮标线施工成本每公里可节约23.1%，平均每公里可节约成本近2万元。

3.2 新型标线具有非常良好的社会效益

新型微陶颗粒热熔型高亮道路交通标线技术的应用，使道路标线具备360°视角逆反射、耐高温、抗低寒等性能，比普通标线逆反射效果明显增加，可有效提升司机在雨天、雾天、夜晚等各种复杂天气条件下识别标线的能力，从而引导司机规范行车，减少交通违法、违章等引起的交通事故，为道路交通安全提供基础保障设施。

3.3 新型标线具有高效的环保效益

新型微陶颗粒热熔型高亮道路交通标线技术在控制高亮微陶珠颗粒外撒比例和涂料温度的基础上，合理配比高亮热熔涂料中各组成材料。施工过程中只需要加热融化1次，高亮玻璃珠和微陶珠颗粒采用外撒技术无需加热，使外撒微陶珠嵌入50%～60%。此技术符合环境保护规定要求，实现了节能环保。

为验证标线的使用效果，于2019年4月对长沙市2个事故频发路段(G240黄桥大道K1674+700～K1676+700右幅、浏阳市S204K67+504～K69+504)进行了试点施工。2段均长2km，采用双组微珠撒布技术，里层为高亮玻璃珠，外层为微陶颗粒。湖南省交通建设质量监督检测有限公司对2个试验路段的3个主要指标(厚度、逆反射亮度系数、抗滑值)进行了跟踪检测，结果均符合JTG F80/1-2017规范要求。目前，使用1a后，这2段标线整体完整，交通事故与同期相比明显下降，彰显了明显的社会效益。