内嵌式预成型标线带应用的可行性研究

刘 勇

(3M中国有限公司， 广州 510000)

国内目前的交通标线绝大多数都是涂料型，无论是水性标线、热熔标线还是双组份标线，都是在工厂生产出固体或液体形式的涂料本体，到施工现场后通过专用设备将涂料、反光珠同时涂覆到路面。涂料型标线一直有2个自带不足无法克服：一是需在现场二次加工成型，施工效果受现场环境影响大，天气、地面温度、施工人员的技术水平都会直接影响标线质量；二是反光珠是现场撒播在涂料表面，其在涂料中的沉降度难以把控，沉降不足易脱落，沉降过多则反光效果不理想。

预成型标线带是通过现代化工厂将反光单元、基体、粘结剂集合成一体，如图1所示，经过常规储存运输到现场，常温条件下粘贴在路面上即可。这类产品革命性地解决了涂料型标线固有的不足，不需现场用专业设备二次成型，反光珠也预先以最理想的方式同标线本体粘结在一起。预成型标线带诞生于上世纪70年代，我国在2009年制定了预成型标线带的国家标准《道路预成型标线带》(GB/T 24717—2009)，但一直没有得到大规模的应用。李春玲[1]通过对德国某预成型标线带亮度系数、抗滑值在高速公路上的变化趋势分析，以及与同期铺设的热熔标线的比较，认为预成型标线的性能明显好于热熔标线，且施工方便，但其对路面的要求较高。在旧路面上使用后其逆反射亮度系数下降得较快，且高成本使得其又不能大量使用。黄晚清等[2]通过对预成型标线带路面粘结性能的评价分析，认为路基的构造深度、路面温度、湿度都会对标线带与路面的粘结强度造成一定影响，标线带的粘结性能随路面构造深度的增加而下降。因此，为了达到理想的粘结强度，必须用专业的打磨设备把路面刨出一个深度为2 mm的平滑沟槽，而目前国内还缺乏既专业又高效的打磨设备，这也是影响预成型标线带推广应用的主要因素。

图1 预成型标线带成品

预成型标线带的内嵌工艺是一种新的施工思路，把标线的施工和沥青路面的摊铺结合在一起，在沥青摊铺完成后，立即将标线带压入沥青内，并确保标线带厚度的50%～60%埋入沥青内部，如图2所示。待沥青冷却后，标线与沥青结合为一体，可马上开放交通。

预成型标线带是否适合内嵌式工艺，除了逆反射系数的光学性能外，自身材质还必须具备以下技术性能和要求：1) 耐水性能：在23 ℃±2 ℃的水中浸泡24 h，表面无明显的褪色、起皮、收缩、开裂等异常现象；2) 耐碱性能：在饱和Ca(OH)2溶液中浸泡24 h，表面无明显的褪色、起皮、收缩、开裂等异常现象；3) 粘结性能： 按《道路预成型标线带》(GB/T 24717—2009)附录A中的检测方法检测标线带背胶的粘结强度，要求测试温度为24 ℃条件下，最小粘结力>30 N。

(a) 约40%～50%的标线带高于沥青表面

(b) 约50%～60%的标线带埋入沥青里面

1 预成型标线带内嵌法工艺

1.1 放样

沥青罩面压实工艺结束后，沥青温度逐渐下降至90 ℃左右，施工人员穿着耐高温的工作鞋开始按图纸设计的虚线或边线进行定位和标记。

1.2 沥青温度检测

用红外测温仪检测放样后沥青表面温度，确保温度在50 ℃～70 ℃之间，温度太高，标线带会变形，温度太低，沥青开始变硬，影响标线带的嵌入深度。

1.3 粘贴标线带

采用专用标线带贴敷设备或手工将标线带粘贴在指定位置。

1.4 标线带预压

用配重为45 kg的手推车，在已粘贴好的标线带上辊压1次，将标线带初步压入沥青内，目的是为了固定标线的位置，以免压路机辊压时出现移位。

1.5 标线带压实

用钢辊压路机辊压标线带，如果选用3 t的压路机，钢辊的长度应不超过1 m，以保证有足够的压力压在标线带上。

上述施工过程的实景图片如图3所示。

关键注意事项为：1) 在粘贴标线带前，要确认沥青表面没有水分，同时用除尘设备去除沥青表面的突起杂质颗粒，确保标线带能平整地压入沥青内；2) 施工期间要全程监控沥青表面温度，确保沥青温度在低于50 ℃之前完成施工；3) 钢辊压路机进行辊压时，要将压路机的洒水量调至最小，避免水渗入标线带里，影响标线带和沥青的粘结强度；4) 在第1遍的辊压中，压路机的速度控制在5 km/h以内，辊压的方向要保持一致，可连续来回辊压3遍。

(a) 放样

(b) 沥青温度检测

(c) 粘贴标线带

(d) 标线带预压

(e) 标线带压实

2 内嵌式工艺与涂料型标线施工的比较

2.1 施工速度更快更高效

《公路交通安全设施施工技术规范》(JTG/T 3671—2021)[3]规定,新铺沥青路面的交通标线施工，可在路面施工完成7 d后开始。新建沥青路面因沥青材料中含有未挥发的化学成分，易造成对标线的污染并有可能影响标线与路面的牢固粘结，因此必须静置7 d才能保证后期标线的施工质量。如果加上涂料型标线的施划时间3 d(施划时间与道路宽度和长度相关，这里假定其为3 d)，该路段的通车时间要延迟10 d或更长。新路段延迟通车意味着其他相邻车道或道路要多承担10 d的交通量。内嵌法进行标线带的施工，则不需要等待沥青材料中化学成分的挥发，沥青摊铺同时进行，相比涂料型标线，施工时间几乎为0 d，至少可提前10 d实现道路通车。

2.2 现场施工质量高且可控

涂料型标线产品属于半成品，在施工现场需要使用专用的设备进行再次加工并施划。涂料通常要经历1～2次的形态变化，由固态转为液态再转为固态，最终施划到路面的标线经常会出现以下不良情况：1) 厚度不符；2) 线型不直；3) 边缘出现毛边；4) 表面气泡多；5) 表面缺料；6) 面撒反光珠缺失等。为避免这些情况的出现，要求操作人员对设备的操控有足够熟练及丰富的现场施工经验，能根据实际路面状况、气候、涂料流动性等及时调整设备参数，而现场工人的流动性大，涂料现场施工质量往往不可控。

标线带现场施工简单，施工人员只需把标线带对齐放样的基准线进行粘贴即可，即使没有任何施工经验的人员，只要进行简单的现场培训，就能快速掌握施工方法。因此，标线施工人员也不会因为人员流动而导致施工质量下降。

2.3 更环保

传统涂料型标线包含热熔、双组份、冷漆等材料，通过物理凝固或化学反应，从施工时液体状态成型为道路表面固体状态。涂料在生产和施工过程中，均会产生大量的烟气、固体颗粒物、化学溶剂等VOC的排放物，尤其是在城镇闹市区、重点水源保护区、人口密集区等施工时，影响面会更广、更严重。2017年，《欧盟绿色公共采购标准》[4]正式公布了道路标线材料内的环保技术标准，新标准规定产品中包含挥发性有机化合物最高含量不得超过150 g/L，产品中不使用特定排除的溶剂等。

TiO2是标线涂料里非常重要的一个组份，对于提高标线的白度、光泽度、遮盖力、耐候性具有极佳效果，目前还没有合适的替代品。欧盟委员会在2020年正式公布了将TiO2归入第2类吸入性致癌物，并从2021年9月9日起实施。在这次的采购标准中针对TiO2的含量做出了限制，对于1 kg/m2以下的涂料(相对应于喷涂工艺)，TiO2的最高用量为10%；对于1 kg/m2以上的涂料(相对应于刮涂工艺)，TiO2的最高用量为14%。

预成型标线带产品是已经在工厂内制作成型的卷材，现场施工采用内嵌式工艺，也不需要使用底涂剂，过程中没有任何的VOC排放，对公众环境及操作人员的健康没有危害。在这一点上，预成型标线带的优势非常明显，更环保更健康。

2.4 标线逆反射系数与耐久性

标线逆反射系数的耐久性是体现标线耐久性的一项重要指标，国内现行标准《道路交通标线质量要求和检测方法》(GB/T 16311—2009)[5]中规定：正常使用期间，反光标线的逆反射系数应满足夜间识认要求，白色反光标线的逆反射系数不低于80 mcd/m2/lx，黄色反光标线的逆反射系数不低于50 mcd/m2/lx。若当标线的逆反射系数低于上述规定值时，标线已不能满足夜间识认要求，需重新施划标线。从标线施划完成至标线的逆反射系数值低于80 mcd/m2/lx(白色)的这段时间，就是标线的耐久性。

标线逆反射系数的耐久性由2个因素决定：一是标线的初始逆反射系数，理论上初始的逆反射系数越高，其衰减到规定最低值所需时间越长；二是标线材料及工艺的耐磨性，若材料自身有很强的耐磨性，则可降低反光单元的脱落率，延缓逆反射系数的衰减时间。下面对比涂料型标线和内嵌式标线带的耐久性。

1) 预成型标线带和涂料型标线的初始逆反射系数对比

涂料型标线的初始逆反射系数通过面撒反光玻璃珠实现，在施划标线涂料后，趁着涂料还未固化，通过撒播器将玻璃珠撒在标线表面。这种方式存在影响逆反射系数的因素，主要有：(1) 若涂料流动性太大，很多玻璃珠会沉入涂料内，无法提供反光效果。(2) 若涂料流动性太小，玻璃珠沉降深度不够，则玻璃珠和涂料的粘结面太小，使得粘结强度不足，致使玻璃珠极易脱落。(3) 若撒入涂料表面的玻璃珠量过大，玻璃珠密集地挤在一起，会相互干扰各自的反射光线，逆反射系数反而会下降。

预成型标线带里面的反光珠是在工厂通过设备精确布撒，玻璃珠的数量和间距都能控制，最大化发挥反光珠效果，因此预成型标线带的初始逆反射系数普遍都高于涂料型标线。《道路预成型标线带》(GB/T 24717—2009)[6]是国内专门针对预成型标线带产品制定的标准，其中针对长效型标线带规定了2个反光级别，初始逆反射系数分别为500 mcd/m2/lx(白色Ⅰ级)和250 mcd/m2/lx(白色Ⅱ级)；而另一份以涂料型标线为主要对象的国家标准《新划路面标线初始逆反射亮度系数及测试方法》(GB/T 21383—2008)[7]中对白色标线的最低初始逆反射系数只有150 mcd/m2/lx。

2) 预成型标线带和涂料型标线的耐久性对比

预成型标线带在国内应用时间较短，其耐久性的使用报告较少，而国外在这方面的研究和应用较多。1994年，James Migletz等[8]启动了公路标线材料的耐久性研究项目，对几种常见标线材料的寿命进行了评估，结果见表1。

表1 路面标线材料的寿命评估结果

美国弗吉尼亚州交通部研究院在2001年公布的一份公路标线效益评估报告[9]中，对常用的耐久性标线的使用寿命进行了评估，结果见表2。

表2 耐久性标线的使用寿命评估

2019年，美国宾夕法尼亚州公路委员会发布了1份《公路标线评估报告》[10]，其中公布了对内嵌式标线带和双组份环氧型涂料标线的耐久性评估结果。项目研究始于2012年，在48个不同的路段和位置进行了对比试验，试验的线型包括边实线、车道分界线以及中央分割线，标线颜色包括白色和黄色。历经7年的跟踪测试，得出的结论是无论是逆反射系数还是外观完整性，内嵌式的标线带是耐久性最好的产品，同时也对内嵌式标线带和环氧型涂料标线的寿命进行了预测，结果见表3。

表3 内嵌式标线带与双组份环氧标线的使用寿命评估

从以上3份研究报告可以看出， 近20年来，预成型标线带随着生产工艺和施工工艺的快速发展，耐久性也随之快速提高。在20年前，表1中预成型标线带与热熔标线、双组份标线的耐久性差异不大，目前，表3表明内嵌式标线带的寿命已是双组份标线的1.5～2倍。

3 国内应用实践

2020年7月，广州市对市区主干道环市东路进行了路面品质提升。在该项目中，广州市交警对内嵌式标线带进行了试验，试验路段长度约200 m，线型包括车道分界线、右边实线以及中央分隔线，标线颜色包括白色和黄色2种。预成型标线带选用3M 380 AW耐久型标线带，施工工艺完全遵照上述工艺过程。

项目实施1年后，广州市交警对标线的外观完整率、 嵌入程度、逆反射系数进行了跟踪检测，检测结果显示标线带的完整率为100%，没有任何的脱落和破损；标线带嵌入沥青部分的比例由初始的50%扩大到了70%；逆反射系数的保留值不仅远超国家标准，还是同期同路段施工双组份标线的2～4倍，具体检测数值见表4。

表4 广州环市东路标线逆反射系数试验数据 mcd/m2/lx

4 结论

本文对内嵌式预成型标线带的应用可行性进行了研究，并得出与行业中主流的涂料型标线进行了对比分析，得出如下结论：

1) 内嵌式预成型标线带的应用在国内完全可行，尤其是在公路和城市重点路段路面翻新工程中的应用更有优势。

2) 从综合成本分析，虽然标线带材料成本较高，但标线带施工能与沥青路面摊铺同期完工，节省了额外路面标线的施划时间，缩短了因新沥青静置而增加的交通拥堵时间，综合效益显著。

3) 从道路安全分析，标线带的初始逆反射系数远高于涂料型标线，提高了夜间驾驶者的可视距离，提升了夜间行车安全。

4) 从环保和职业健康分析，标线带施工过程中无VOC排放，减少了对沿线居民生活环境的污染。

5) 从材料耐久性分析，标线带具有超长耐久性，几乎与沥青路面同等寿命，在沥青路面寿命周期中，避免了中途多次的重复施划。