耐久型热熔反光标线开发及工程应用研究

邓庆忠，金跃飞，魏恺波，沈彪

（浙江交通资源投资集团有限公司沥青科技分公司，浙江杭州 310020）

随着中国经济的高速发展，道路交通量日益增加，道路出行不仅要求舒适、美观、经济，同时对道路交通安全也提出了更高的要求[1-2]。道路交通标线因具有逆反射功能而发光，能够引导车辆通行，确保行车安全，是保障道路交通安全必不可少的技术设施之一，因而被应用于各等级路面[3-5]。

根据道路标线自身特点的不同，可以分为4 大类，即热熔型标线、双组份标线、水性标线、溶剂型标线[6-8]。热熔反光标线因具有制备工艺简单、施工容易、可快速开放交通等特点而在中国得到广泛应用；但热熔反光标线在使用过程中仍存在耐久性差、粘结性低、重载交通作用下标线逆反射亮度系数衰减明显等问题[9-11]。如何提升热熔反光标线的耐久性已成为行业领域的热点和难点。通过研究石油树脂、钛白粉、碳酸钙、石英砂等对标线涂料的影响，确定热熔反光标线耐久性提升的方案，通过工程应用研究验证实际路用效果。

1 原材料

1.1 石油树脂

石油树脂是热熔反光标线的重要组成部分，主要起到了粘合剂的作用，能将玻璃珠、填料等其他材料黏合成一个整体，是提升热熔路面标线涂料耐久性的关键材料。采用的石油树脂为市售产品，性能指标如表1 所示。

表1 石油树脂性能指标

1.2 钛白粉

钛白粉是热熔反光标线中的颜料，使标线呈现为白色，为光线的逆反射创造条件；本文中采用的钛白粉为市售产品，性能指标如表2 所示。

表2 钛白粉性能指标

1.3 填料

热熔反光标线中采用的填料主要是碳酸钙、石英砂等，对标线的色度性能、机械强度、耐磨性和强度均有影响，且填料粒径会影响标线的流动性及沉降；本文中采用的碳酸钙、石英砂为市售产品，性能指标如表3、表4 所示。

表3 碳酸钙性能指标

表4 石英砂性能指标

2 技术指标及试验方法

根据JT/T 280—2022《路面标线涂料》的技术要求，采用密度、亮度因数、软化点、耐磨性、抗压强度、流动度、加热稳定性等指标表征标线涂料的性能；为了有针对性地研究标线中材料对耐久性的影响，本文主要采用密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度等评价指标表征标线的路用性能。

2.1 密度

通过涂料试样的制备，将它熔融后，注入尺寸为20 mm×20 mm×20 mm 的模腔中，冷却至室温，用稍加热的刮刀削掉端头表面突出的部分，用100 号砂纸将各面磨平，放置24 h 后用游标卡尺测量（精确至0.1 mm），作为试块备用；标线涂料的密度D技术要求为1.8≤D≤2.3 g/cm3。

2.2 亮度因数

将融入试样注入尺寸为60 mm×60 mm×5 mm 的模腔中，使它流平，冷却至室温，取出作为试片，涂面向上放置24 h，然后在涂面上任取3 点，用D65 光源45/0 色度计测定其色品坐标和亮度因数；标线涂料的亮度因数不小于0.8。

2.3 耐磨性

在直径100 mm 的圆玻璃上制作试样，中间并保留约直径6 mm 的圆孔，将样本置于漆膜耐磨仪下进行磨耗。测量前后质量差，标线涂料的耐磨性不大于60 mg。

2.4 抗压强度

将热熔反光标线涂料熔融到200 ℃，注入模型（尺寸为20 mm×20 mm×20 mm）中，冷却至室温，制成立方体试块，在标准条件下放置24 h，用万能材料试验机测试其23 ℃的抗压强度；标线涂料23 ℃的抗压强度不小于12 MPa。

3 结果与讨论

3.1 石油树脂对热熔反光标线性能的影响

为了研究石油树脂对热熔反光标线性能的影响，在其他因素不变的条件下，通过设定石油树脂质量分数为13%、15%、17%、19%、21%，研究热熔反光标线密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度的变化规律，试验结果如图1 所示。

图1 不同C5 石油树脂质量分数下密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度曲线

由图1（a）可知，热熔反光标线涂料的密度随石油树脂质量分数的升高而降低，为了使热熔反光标线的密度在1.8～2.3 g/cm3之间，应控制石油树脂的质量分数，通过延长趋势线可知，石油树脂的质量分数宜在9%～22%之间；由图1（b）—图1（d）可知，在试验考察范围内，石油树脂质量分数变化对热熔反光标线涂料的亮度因数、耐磨性及抗压强度无显著影响，且均满足JT/T 280—2022《路面标线涂料》中的技术要求。

在JT/T 280—2022《路面标线涂料》的技术要求中，总有机物质量分数应不小于19%，热熔反光标线中其他有机物的质量分数在3%～4%，因而石油树脂的质量分数应不小于15%。综上所述，石油树脂的质量分数应在15%～22%。

3.2 钛白粉对热熔反光标线性能的影响

为了研究钛白粉对热熔反光标线性能的影响，在其他因素不变的条件下，通过设定钛白粉质量分数为4%、6%、8%、10%、12%，研究热熔反光标线密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度的变化规律，试验结果如图2 所示。

图2 不同钛白粉质量分数下密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度曲线

由图2（a）、图2（c）、图2（d）可知，随着钛白粉质量分数的增加，热熔反观标线的密度、耐磨性、抗压强度等无明显的变化规律，在试验考察范围内均满足JT/T 280—2022《路面标线涂料》的技术要求。

由图2（b）可知，在试验考察范围内，随着钛白粉质量分数的增加，热熔反光标线涂料的亮度因数会逐渐增加，说明钛白粉有利于增强热熔反光标线的白度。

3.3 碳酸钙对热熔反光标线性能的影响

为了研究碳酸钙对热熔反光标线性能的影响，在其他因素不变的条件下，通过设定碳酸钙质量分数为28%、30%、32%、34%、36%，研究热熔反光标线密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度的变化规律，试验结果如图3 所示。

图3 不同碳酸钙质量分数下密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度曲线

由图3（a）、图3（b）、图3（d）可知，在试验考察范围内，随着碳酸钙质量分数的变化，热熔反光标线涂料的密度、亮度因数、抗压强度无明显变化，且均满足JT/T 280—2022《路面标线涂料》的技术要求。

由图3（c）可知，随着碳酸钙质量分数的增加，磨耗质量呈先上升后下降趋势，主要原因在于碳酸钙本身具有较好的耐磨性，若未在标线涂料体系内形成骨架结构，有可能增大标线涂料的损耗。因此随着碳酸钙的增加，热熔标线涂料的损耗质量先上升后下降。

3.4 石英砂对热熔反光标线性能的影响

为了研究石英砂对热熔反光标线性能的影响，在其他因素不变的条件下，通过设定石英砂质量分数为12%、14%、16%、18%、20%，研究热熔反光标线密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度的变化规律，试验结果如图4 所示。

图4 不同石英砂质量分数下密度、亮度因数、耐磨性、抗压强度曲线

由图4（a）、图4（c）、图4（d）可知，在试验考察范围内，热熔反光标线涂料的密度、耐磨性、抗压强度无明显变化，且均满足JT/T 280—2022《路面标线涂料》的技术要求。

由图4（b）可知，随着石英砂质量分数的增加，亮度因数呈小幅下降趋势，主要原因在于石英砂的白度低，质量分数越高，对热熔反光标线的亮度因数有负面影响。

3.5 耐久性热熔反光标线开发

根据JT/T 280—2022《路面标线涂料》的技术要求，在平衡各性能指标的前提下，开发的耐久型热熔反光标线的原材料的比例为：石油树脂占比17%、钛白粉占比8%、碳酸钙占比28%、石英砂占比14%、内混玻璃珠占比30%、其他有机物占比3%，该耐久型热熔反光标线的性能指标如表5 所示。

表5 耐久型热熔反光标线性能指标

由表5 可知，耐久型热熔反光标线的各项性能指标均满足JT/T 280—2022《路面标线涂料》中的技术要求。

3.6 热熔反光标线工程应用研究

为了验证耐久型热熔反光标线的实际工程应用效果，在浙江省内某高速上铺筑了试验段，并跟踪观测了1 个月、4 个月、6 个月和12 个月后标线的逆反光亮度系数的变化规律，如图5 所示。

图5 热熔反光标线逆反光亮度系数衰变规律

由图5 可知，耐久型热熔反光标线的逆反光亮度系数随着时间的增加会逐渐降低；与市售热熔反光标线的对比可知，在同等条件下，耐久型热熔反光标线铺筑12个月后的逆反光亮度系数比市售的热熔反光标线铺筑6 个月的逆反光亮度系数大，说明通过原材料的优化，能显著提升热熔反光标线的耐久性。

4 结论

通过热熔反光标线性能变化规律可知：随着石油树脂质量分数的增加，热熔反光标线的密度会逐渐降低；随着钛白粉质量分数的增加，热熔反光标线涂料的亮度因数会逐渐增加，说明钛白粉有利于改善涂料的白度；在试验考察范围内，随着石英砂质量分数的增加，亮度因数会逐渐降低，说明石英砂对热熔反光标线的白度有负面作用；通过工程应用研究可知，通过优化原材料组成，能有效改善热熔反光标线的耐久性。