自发光彩色路面在通景道路上的应用研究

王畅，魏巍，严伟铭，程刘杭

（丽水市直属公路港航管理中心，浙江丽水 323000）

0 引言

浙江省丽水市莲都区桃碧线公路穿越碧湖平原，沿线紧邻九龙湿地公园，是通往湿地公园唯一通道。桃碧线公路原设计等级为四级，路基宽度6.5m，设计时速20km/h，路线全长13km。在四好农村公路建设项目中，结合九龙湿地萤火虫观赏活动，路肩铺筑的彩色沥青混凝土路面、彩色陶瓷颗粒路面中加入了自发光材料，模拟九龙湿地萤火虫种群的独特景观，同时利用自发光材料光源改善农村公路夜间行车路幅识别度、停车位指示度，并在夜间起到对周边村民步行的引导作用。

1 自发光路面特性

1.1 自发光颗粒材料特征参数

自发光石主要采用碱土铝酸盐材料制成，以吸光—储光—自发光的方式工作，通过15min 以上吸收储存自然光、机动车辆及各类照明灯光光能，就能作为夜间和无光线环境下的发光源。外形采用多面菱形体，可以在道路沥青混凝土上铺设牢固。常见的自发光材料参数见表1。

表1 自发光材料参数表

表1 续

注：自发光高亮产品为：①在暗室放置24h 以上的自发光碎石，用照度4 500lx的准光源激发15min，停止激发以后10min 的余晖亮度大于1 000cd/m2，1h 的余晖亮度大于150cm/m2，3h 的余晖亮度大于35cd/m2；②激发光源为标准D65。国际标准人工日光，色温6 500K，功率18W。

1.2 通景公路提升改造中自发光路面的选择

自发光路面可分为胶黏石自发光路面、透水混凝土自发光路面、冷拌彩色沥青自发光路面、热拌彩色沥青自发光路面等。本项目作为原有道路提升，主要在公路路肩铺筑彩色沥青加自发光颗粒路面，达到公路路面拟萤火虫发光效果；在部分停车场采用彩色沥青加自发光颗粒路面，达到停车场拟萤火虫发光及夜间标示停车位的效果；在过村路段避免铣刨路面结构，采用自发光彩色陶瓷颗粒路面。由于热拌沥青铺筑温度通常大于140℃，初压温度也在120℃以上，此温度区间已经达到或超过了树脂类自发光石的热变形温度上限，因此热拌沥青路面应采用玻璃（无机）类自发光石作为路面添加颗粒；彩色陶瓷颗粒路面采用树脂黏结的方式，因此采用树脂类自发光石作为添加颗粒。

根据九龙湿地管理委员会前期对萤火虫分布量采集的数据，高密度区可达200～300 只/m2。按照雄萤成虫约占其一半的数量，夜间发光量可达每100/m2以上，因此，自发光彩色路面铺设密度建议自发光颗粒控制在100～150粒/m2。

1.3 自发光路面应避免对萤火虫的干扰

萤火虫成虫阶段是通过发光行为来进行交流的，通过闪光信号来进行物种的识别和寻求配偶。然而随着城镇建设的不断推进，九龙湿地萤火虫的栖息空间也受到不断挤压。研究表明，人类夜间活动的光污染，将模糊萤火虫求爱信号而阻碍它们正常交配与繁衍，对其造成严重的负面影响。根据2020 年的调查，九龙湿地区域萤火虫繁殖发光发生节律基本是3 月12 日—4月13 日，高峰期为3 月20 日—4 月4 日。根据文献：三叶虫萤通常在19:30 左右周边光照度约10.4Lux 时开始零星闪光，在20:00—21:30 周边光照度约0.1Lux 时发光达到高峰。雄性成虫夜晚活动旺盛，一次飞行距离0.5～8.0m，飞行高度0.3～2.6m；雌虫成虫夜晚活动不活跃，多将卵产在水边的苔藓等植物上，少数为土壤缝隙中，该品种扩散和飞行能力不是很强，种群主要集中在九龙湿地核心区块内。据此，项目建设的自发光彩色路面，将从以下方面避免对萤火虫的干扰：

（1）铺设道路远离萤火虫繁衍核心区域

桃碧线公路穿越碧湖平原，沿线紧邻九龙湿地公园，本次提升工程为避免对萤火虫繁衍造成影响，自发光彩色路面设置在九龙湿地公园区域以外，自发光彩色沥青停车场的升级改造也选择现状村庄人口居住区域停车场，桃碧线自发光彩色路面铺设路段如图1所示。

图1 桃碧线自发光彩色沥青路面铺设路段

（2）差异性选择发光颗粒尺寸

由于三叶虫萤雄萤体长1cm，发光处位于其腹部，大小约2～3mm，在自发光碎石规格选择上应避开此尺寸。同时为了铺设后效果接近观赏区萤火虫发光种群，达到吸引游人的效果，规格不宜过大，建议采用4～6mm 范围，并选择与萤火虫光源颜色接近的黄绿色颗粒。

2 自发光彩色沥青路面材料选用指标及施工方法

彩色沥青混凝土面层+玻璃（无机）自发光石的材料选择以及彩色沥青混凝土面层施工中加入玻璃（无机）自发光碎石的工艺如下。

2.1 选用彩色沥青混凝土指标

为保证通景公路路面行车舒适性及耐久性，选用热拌密集配彩色沥青混凝土，混合料各阶段配合比设计应按现行行业标准《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ 1—2018）执行。填料的用量应为矿粉和颜料的总和，颜料采用红色，色彩配置方法应符合《城市道路彩色沥青混凝土路面技术规程》（CJJT 218—2014）附录A的规定。

2.2 选用自发光石指标

选用高亮无机自发光碎石，颗粒大小：4～6mm，铝酸锶发光粉用量（高亮粉）：40%，密度：2.2～2.5g/cm3；余晖亮度：10min 激发大于600mcd/m2，60min 激发大于40mcd/m2。发光性能（测试标准DIN 67510—1）：D65标准光源1 000lx，激发10min。

2.3 施工工艺

本文主要对彩色沥青在施工中加入自发光颗粒进行阐述：

（1）彩色沥青混凝土路面碾压应使用双钢轮振动压路机和轮胎压路机，碾压按照初压、复压、终压步骤进行，碾压速度及碾压温度见表2、表3。初压时双钢轮振动压路机前进时应使用静压，后退时混合料稳定宜选择高频低幅碾压，混合料不稳定时应使用静压。

表2 热拌彩色沥青混凝土碾压速度 单位：km/h

表3 热拌彩色沥青混凝土碾压控制温度 单位：℃

（2）初压完成后人工抛撒玻璃（无机）自发光碎石在彩色沥青表面；抛撒密度根据碎石密度、颗粒大小及发光数量要求，最终计算在0.1kg/m2。实际应用中发现由于压路机碾压后，部分自发光碎石被彩色沥青混凝土面层覆盖，发光效果较差，建议增加抛撒量。抛撒完成后应先采用静压，确保将抛撒的自发光碎石颗粒碾压嵌挤进混合料内。

（3）完成自发光碎石嵌挤后开始复压。双钢轮振动压路机前进时宜采用高频低幅，后退时宜采用高频高幅，达到规定的碾压遍数后应停止复压。终压时宜采用双钢轮振动压路机静压1～2 遍，终压应紧跟在复压后进行，如在此期间发现部分区块自发光碎石缺料严重，可以适当补撒。

3 自发光彩色陶瓷路面材料选用指标及施工方法

彩色陶瓷路面面层+树脂（亚克力）自发光石的材料选择以彩色陶瓷路面面层施工中加入树脂（亚克力）自发光碎石的工艺如下。

3.1 选用陶瓷路面指标

为保证路面耐久、耐碱、抗滑性等指标，选用冷涂型路面防滑涂料，其涂膜外观、耐水性、耐碱性、抗滑性等六项技术指标应符合《路面防滑涂料》（JT/T 712—2008）中冷涂型涂料性能规定。陶瓷颗粒要求对体积密度、吸水率、莫氏硬度检测。

3.2 选用自发光石指标

选用高亮亚克力菱形自发光碎石，颗粒大小：4～6mm，铝酸锶发光粉用量（高亮粉）：35%，密度：1.97g/cm3；余晖亮度：10min 激发大于600mcd/m2，60min 激发大于90mcd/m2。发光性能（测试标准DIN 67510—1）：D65标准光源1 000lx，激发10min。

3.3 施工工艺

（1）素地清理：用吸尘器或吹风机将路面杂质和灰尘清除干净，对路面有深坑或破损，应先进行修补。

（2）底涂施工：当基面为混凝土基础时，户外道路专用黏结底涂按配比搅拌均匀后用滚筒滚涂施工。

（3）刮涂树脂黏结剂：将彩色路面专用黏结剂按配比搅拌均匀，再用镘刀齿耙刮涂施工；地面不平整处、凹坑用树脂砂浆材料完全填补平整。

（4）撒彩色陶瓷颗粒及自发光石：将自发光专用颗粒及彩色陶瓷颗粒均匀撒布在彩色路面专用黏结料表面，完全将树脂材料覆盖。

（5）收集多余陶瓷颗粒在撒完陶瓷颗粒后约5～20min，必须确保此时的黏结料没有固化，并用吹风机将表层多余的陶瓷颗粒清理干净，同时立即对陶瓷颗粒路面进行压实抹平，保证陶瓷颗粒黏结紧密，不发生掉粒现象。

4 施工中遇到的问题及解决措施

项目实施过程中，自发光彩色陶瓷路面主要使用在过村路段，由于其属于薄层面层，无需铣刨原路面结构，同时成型较快，施工中几乎不影响过村路段人员和车辆的正常通行。在铺筑试验段中发现，彩色沥青和彩色陶瓷路面虽然采用相同的颜色色号，但彩色陶瓷路面在肉眼感观上颜色更为鲜艳，开放交通后，彩色陶瓷路面不易被污染，颜色鲜艳持续度更长，相邻段易出现明显色差。建议施工中严格根据色彩设计进行色彩配制，并应先在试验段进行色彩验证。试验段色彩与设计色彩相差较大时，应分析查找原因，必要时重新进行色彩配制试验。施工中应随时观察色彩变化，发现问题及时处理。施工中应每间隔50m2一个点进行色彩质量评分，加强过程控制。

彩色陶瓷路面从原理上具有施工工艺简单快捷、工期短、可减少因施工引起的交通不便等特点，但其对施工路面的平整及干燥度要求很高，施工中需提前对路面深坑、破损及路肩不平整处用速干水泥进行修补，施工后等待黏结剂固化及清扫多余的陶瓷颗粒的时间较长，需要进行交通管制，施工总时间与彩色沥青路面相差不大。此外，在彩色陶瓷路面铺撒自发光颗粒时，自发光颗粒容易被陶瓷颗粒遮盖，使“萤火虫”路面的发光效果不如彩色沥青路面。

5 结语

桃碧线通景公路提升工程在彩色沥青混凝土、彩色陶瓷面层中加入了自发光颗粒，白天通景公路的彩色路面起到很好的美观效果及视线诱导作用；夜间自发光颗粒形成的“萤火虫”路面效果，增加了夜间行车的视线诱导及通景公路通行的乐趣。该项目对自发光彩色沥青路面、自发光彩色陶瓷颗粒路面的布设方案可起到一定的参考借鉴作用。