道路標線涂料應用論文
時間:2022-07-24 04:47:00
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摘要:介紹了德、法兩國道路標線涂料的品種及應用,指出我國應開發符合國情的凸起結構型標線涂料、不沾污標線涂料等新型道路標線涂料系列。
關鍵詞:標線涂料、應用、開發
1前言
我國近十年來的公路建設,尤其是高速公路建設的快速發展,使道路標線涂料得到了廣泛的使用,但與發達國家相比,仍有一定的差距。為了學習國外的先進技術,交通標線國家標準編寫組成員與業內主要標線涂料生產廠家的代表,應德國羅姆公司的邀請,從2003年10月下旬起對德、法兩國公路的交通安全設施和道路標線涂料生產與標線施工進行為期二周的考察。考察期間,參觀了世界特種樹脂主要生產廠商—德固薩實驗室,與技術人員進行了技術交流,探討了雙組分標線涂料的配方、檢測方法和施工技術,并參觀了標線施工現場和格魯恩標線施工機械設備制造廠。在德國聯邦公路局研究所,了解到德國的交通管理與發展情況,與專家交流了作為政府產品測試中心如何對標線涂料進行檢測和認證,R.Keppler教授為我們作了“德國道路標線系統的測試”專題報告,專家還介紹了有關標線涂料和標線施工的歐洲標準,并參觀了試驗室,特別是檢測標線磨損的環道試驗室。還到位于法國尼斯的美國羅門哈斯公司歐洲試驗中心的涂料試驗室和自然曝曬場,對水性道路標線涂料的應用和發展進行了技術交流。
2道路標線涂料生產和應用情況
2.1重視道路交通標線的應用
道路交通標線是交通安全設施的一個重要組成部分,是最有效的引導車輛規范行駛的方式之一,可顯著降低交通事故,提高交通效率,所以公路一刻也離不開標線。加之,道路交通標線是鋪裝于路面上的,易被磨損,須經常更新。
鑒于標線對于引導交通的特殊功效,德、法兩國都非常重視標線的應用,各等級公路的標線涂裝率很高。新制定的歐洲道路標線標準將標線分為I型和II型,I型標線為傳統標線,II型標線指雨夜及潮濕環境下能反光的標線。I型標線表面為平滑型,在雨夜,路面上的積水淹沒了標線,汽車大燈照到表面有水膜的標線時,司機就看不清標線。II型標線表面是凸凹不平的,凸起部分露出水面,因而雨夜能夠部分反光。新標準對II型標線的雨天逆反射系數最低值要求為25mcd·mlx-1·-2,標線在干燥狀態下的逆反射系數應不低于100mcd·lx-1·m-2。而且對標線也提出了防滑要求,防滑最低值為45BPN。對標線的耐久性分為P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7等不同的等級,以適用不同的道路選用,常用的是P2、P4、P5、P6、P7。高等級道路選用P6、P7兩種耐久性標線材料,在國道主干線上大量使用的是II型雨夜能反光的凸起型標線。
德、法兩國對標線材料的檢測認證十分重視和審慎,著重于標線的實際路用實驗,以考核標線的耐磨性、耐候性。兩國均設有專門的檢測機構,不僅檢測標線涂料的物理化學指標,重要的是還要進行路用考核,考驗標線的耐久性、耐候性等性能。為此,德國BASF專門建立了一套室內模擬實驗系統、羅門哈斯公司的歐洲試驗中心采用實際的道路試驗,只有通過上述嚴格的測試并達到相應要求,標線材料才能在道路上使用。
2.2標線涂料品種豐富
歐洲高速公路起步早,標線材料也發展較快,從早期的溶劑型標線涂料,熱熔型標線涂料發展為雙組分標線涂料、水性標線涂料、預成型標線帶等多種材料。
(1)溶劑型標線涂料現多采用丙烯酸樹脂制成,固體分含量較高,有機揮發溶劑的含量低于25%。現大多用在一般的公路上,由于環保要求日益提高,溶劑型標線涂料用量正在逐年減少,歐洲到目前還未對標線涂料的有機揮發物含量(VOC)提出限制,但在未來幾年內將會出臺限量的規定。
(2)熱熔型標線涂料的使用在歐洲已有幾十年的歷史,并得到廣泛使用,其最大特點是標線涂膜厚,夜間反光、使用壽命長;最大的缺點是施工時需加熱;且工藝復雜,使用其間易粘染灰塵和臟物。主要應用在城市道路和高速公路上。熱熔涂料有3種施工方式:刮涂式、擠出式、噴涂式。國外施工量大的標線多采用噴涂法、施工的方式是自行式、速度快,達到10km/h,效率高、是刮涂式的6倍,刮涂式則多用于施工量少的標線作業。
(3)雙組分標線涂料在歐洲使用也有十多年的歷史了,其主要特征是A、B兩組分經混合后,通過化學反應固化,無需加熱,在常溫下就能施工。施工方式有噴涂式和刮涂式。雙組分涂料標線是一種跟熱熔涂料標線等同的耐久性標線,并且標線不易開裂,反光亮度高,其使用量正在快速增長。
(4)水性標線涂料在歐洲的使用歷史較短,其市場占有率也較小,不象北美洲大面積使用,水性標線涂料的主要特征是以水代替溶劑,有機揮發物含量(VOC)極低,屬環保性產品。施工方式主要是噴涂。
(5)預成型標線帶在德、法使用時間較長,它屬于一種特殊的標線材料,在工廠制作成型,施工時直接粘貼在路面上,主要用于制作文字、箭頭和臨時性標線。因價格昂貴、用量較少,德國規定白色為永久性標線,黃色為臨時性標線。因此,在道路的修建過程中,德國臨時劃制的標線多采用黃色預成型標線帶,待施工完畢后標,線帶撕下回收。
上述五種材料,性能各異,用途有別。現歐洲熱熔涂料占主導,但隨著時間的推移,雙組分標線涂料、水性標線涂料的用量將會越來越大,市場占有率會逐年提高。
從標線的使用功能上講,歐洲各國對標線的反光亮度,尤其是雨夜反光越來越重視。歐洲現正大力推薦使用II型標線,即標線要求耐久、雨夜反光。為此各涂料廠家紛紛推出各種新型標線以滿足其要求。主要有:在標線表面上撒布大顆粒玻璃珠直徑在(1~2)mm;標線表面制成凹凸不平,其凹進部分能排水,凸起部分雨夜起反光作用;部分凸起成型的標線不僅能雨夜反光,而且具有振動功能。歐洲近幾年提出的凸起結構型標線,是一種很好的標線新理念,其主要優點是用料省,雨夜能反光,且標線耐久性更高。在歐洲得到較大范圍的使用,尤其在瑞士,90%采用此種標線,所用的標線涂料為雙組分,該材料已通過了德國聯邦公路局的認證。
2.3標線施工自動化程度高,速度快
歐洲新建的道路較少,故新劃標線少,主要是在公路養護時對舊標線的覆涂,標線施工必須在車輛通行狀況下作業,由于高速公路上車輛很多,速度也快,要求標線作業盡量減少對交通的影響。因此,大多采用大、中型劃線車施工。施工時通常采用兩部車,一部車在前方施工,另一部相隔一段距離跟隨其后,保護剛劃制好的標線,待標線干燥不粘胎后,再放行交通。2~5名施工人員操作設備,施工速度通常為10km/h,每個標線作業隊一天可劃制1.5萬m2標線,是手推刮涂式機械施工效率的6倍。施工設備自動化程度高,施工時的涂料用量、標線寬度、標線間隔全部是自動控制的。
3我國道路標線涂料的應用和開發
3.1開發符合我國國情的新型道路標線材料系列
道路反光標線是由涂料和反光玻璃珠及防滑骨料混合組成,通過劃線施工機械設備涂敷于路面上。從標線的使用性能講,要求標線白天清晰明亮、夜間能夠反光、具有防滑功能、涂敷在路面上干燥迅速、經久耐用,標線的質量好壞取決于涂料、反光材料、施工設備、施工工藝,四者的有機結合才能劃制出一條完美的標線。
我國的工業相對落后,勞動力成本低,公路建設所需的標線材料如果完全依賴進口,不管是主要原材料,還是標線施工設備,終因進口價格太貴而難以推廣。因為標線材料和設備具有特殊性,專用性強,價格偏高。因此,在開發新型標線材料時必須對原材料、施工設備統籌考慮,逐步實現國產化。
對于不同的地理環境(沿海、內陸、南方、北方),不同的道路交通情況(新路面、舊路面、不同等級的公路及城市道路)不同的經濟發展情況,開發具有不同性能的標線材料系列,以適應各種環境條件使用,其性價比最優。目前我國只有溶劑型標線涂料和普通熱熔型標線涂料兩個品種,而水性標線涂料和雙組分標線標線涂料尚處于開發試用階段。現有的兩個涂料品種不能完全適應我國多樣化的需求,為適應公路建設形勢的快速發展,應該加大新標線涂料系列產品開發的力度。
圖1雙組分的凸起結構型振動反光標線
3.2改進熱熔標線涂料的施工工藝,開發凸起結構型標線涂料
目前,我國新建的道路幾乎全部采用熱熔反光標線,大多是用簡單的刮涂式劃線設備施工。標線的厚度一般在(1.8~2.2)mm之間。經使用發現,熱熔反光標線的物理壽命長,達到五年左右。反光標線的實際有效壽命較短,原因是二年左右標線的逆反射系數值很快就下降到低于標準規定要求的最低值,等不到標線完全磨損就得重新劃制。二次劃線時,舊線不容易清除干凈,使二次涂敷較麻煩。上述問題現已明顯暴露出來了,為此,我國應盡快改進熱熔標線涂料的施工工藝和施工機械,使反光標線的涂層厚度與標線的有效壽命相匹配。開發耐用的、雨夜能反光的、且具有振動效果的凸起結構型標線材料(見圖1),以及具有其他特殊功能的標線涂料,以滿足不同路段對標線的特殊要求。
3.3開發不沾污的標線材料
我國大部分城市和北方一些二級公路多采用溶劑型涂料標線,通常一年要施工兩次,個別交通繁忙的路段多達三次。多次作業,提高了費用,也給交通帶來不便。熱熔涂料標線耐久性好,但容易沾染灰塵和臟物,白色的標線很快就變成了灰色,視認性變差。因此,應開發一種新標線材料,其耐久性介于溶劑型涂料和熱熔型涂料之間,但要求標線不沾污,白天標線的視認性能達到溶劑型涂料標線的水平,而壽命能延長(2~4)倍。
3.4開發水泥路面專用標線涂料
水泥路和瀝青路的路面性能不同,對標線材料的附著力差。國內的實踐證明,熱熔涂料標線在水泥路面存在嚴重的脫落現象,壽命最多在(2~3)年。水泥路面在我國的南方較多,有必要開發一種專用于水泥路面的標線材料,使之與水泥具有較好的附著力,標線壽命能延到(4~6)年。
3.5開發甲基丙烯酸樹脂類標線涂料
甲基丙烯酸樹脂選用過氧化苯甲酰(BPO)作固化劑,制成的雙組分標線涂料,無論采用擠出法還是噴涂法施工,標線的柔韌性、附著力及耐候性都很好,VOC含量少,符合環保要求。甲基丙烯酸樹脂能夠制得標線厚度為(0.3~1.2)mm的冷噴涂料,也可制得雨夜反光和振動效果的凸起結構型振動反光標線涂料以及涂層厚度(0.4~3)mm的彩色自行車道標線涂料,還可配制不易沾灰和容易清洗的室內大廳標線涂料等。
3.6開發其他相關材料和設備
開發新型標線涂料的主要原材料和標線施工機械設備等不能完全依賴進口,即使國外產品的性能優異,也會因價格太貴,使開發出的新型標線的價格高居不下難以推廣。所以開發新產品時,要相應地開發配套的玻璃微珠,提高玻璃微珠的成圓率、折射率以及玻璃微珠的表面處理技術;提高現有標線涂料主要成膜物的物理—化學性能;改善C5/C9石油樹脂的流動性能、耐溫變性、加熱穩定性;開發用于路面標線涂料的新成膜材料,如開發用于雙組分道路標線涂料的雙組分丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚脲醛樹脂等;開發能用于潮濕路面施工的標線材料等。
我國標線施工機械設備起步晚,整體技術水平較低。國外的產品占有較大的市場,在引進國外相應施工設備的同時,應該考慮消化吸收國外的先進技術,實現標線施工機械的國產化。
圖2考核標線耐磨性的室內模擬環道試驗裝置
3.7重視標線的使用考核
德國十分重視標線的使用考核,德國聯邦公路局研究所(BASF)為此專門建造了一套室內模擬磨損試驗系統裝置,把標線制成樣板,放在環型試驗臺上,用車輪模擬汽車輾壓標線,籍以考核標線的耐磨性和附著力等性能(見圖2)。美國羅門哈斯公司在法國的尼斯曝曬實驗場,將各種不同類型的標線涂料涂敷在公路上,任憑汽車的輾壓和氣候的日曬雨淋,實地考驗標線的使用性能和使用壽命。通過定期觀察標線表面狀態的變化,測定標線的逆反射系數等,做出詳細的記錄,用以全面評定標線涂料的性能和使用壽命,指導標線涂料的生產和實際應用。雖然這樣做耗時較長,但評定的結果更全面、更接近實際、更可靠。我國的標線涂料的評定尚處于實驗室測試階段,應積極開展標線涂料的實際使用考核。
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