赛志毅

（山东高速股份有限公司，山东 济南 250101）

目前推广应用的各类道路交通标线材料，虽然耐久性可以得到保障，但会对环境造成一定程度的污染。因此，开发环保耐久高辨识性标线，减少标线材料对环境破坏，提高标线耐久性和可辨识性十分必要[1]。

1 环保耐久高辨识性标线材料

标线材料的中发挥主要作用的是树脂材料、玻璃珠和颜料。本研究对树脂材料、玻璃珠和颜料对标线逆反射性能的影响进行分析，确定环保耐久高辨识性标线的材料类型。

1.1 树脂

选择理想预聚体树脂是决定双组分标线涂料品质的关键，本研究采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。PMMA以聚甲基丙烯酸甲酯预聚物为主要树脂的标线材料，属于冷涂型路面标线材料，整个施工过程中无须加热，不会产生二氧化碳排放，具有绿色环保的优点[2]。

通过对我国东南沿海地区高速公路应用情况的调研发现，PMMA双组分标线逆反射系数在通车2年后基本可以达到100 mcd·lx-1·m-2，而路面标线涂料本身并没有明显破坏[3]。

1.2 玻璃珠

路面标线通过玻璃珠内的反射和折射等光学原理，最终实现对照射光线的定向返回，玻璃珠的主要功能就是提供集中的反射光线。玻璃珠的成圆率、折射率、粒径、级配等性能参数均影响标线的反光性能。1.2.1 玻璃珠的成圆率

玻璃珠的成圆率直接影响标线的回归反射能力，成圆率越高，标线反光效果越好。本研究分析了撒布量500 g/m2，粒径850μm不同成圆率玻璃珠标线的逆反射系数变化，玻璃珠成圆率对标线逆反射系数的影响如表1所示。

表1 玻璃珠成圆率对标线逆反射系数的影响

根据试验结果，随着成圆率增大，逆反射系数增大，成圆率达到80%出现拐点，与规范吻合，即成圆率应控制在80%以上。

1.2.2 玻璃珠的折射率

玻璃珠的折射率不同，标线的逆反射系数也不同。在夜间甚至雨夜环境下，玻璃珠仍可以提供回归反射光线，提高逆反射系数，给驾驶员提醒，避免交通事故发生。

本研究通过分析相同撒布量不同折射率玻璃珠的标线逆反射系数，确定选用的玻璃珠折射率指标。不同折射率玻璃珠对标线逆反射系数的影响如表2所示。根据试验结果，要求路面标线涂料玻璃珠的折射率n≥1.7，在n=1.9时反光性能最佳。

表2 不同折射率玻璃珠对标线逆反射系数的影响

1.2.3 玻璃珠的粒径

为保证道路标线涂料内混玻璃珠的黏结性能和反光持续性，玻璃珠的粒径必须具有一定的级配，才可保证标线的最佳反光性能。

现行规范《路面标线用玻璃珠》（GB/T 24722—2009）中规定路面标线用玻璃珠的标准筛孔径为106μm、150μm、212μm、300μm、600μm、850μm，与国外的标准存在一定的差异，如美国的标准玻璃珠粒径可达到2350μm。

本研究选择300μm、600μm、850μm、1400μm、1700μm玻璃珠粒径，检测相同嵌入深度不同粒径玻璃珠对标线逆反射系数的影响（表3）。

表3 相同嵌入深度不同粒径玻璃珠对标线逆反射系数的影响

根据试验结果，随着玻璃珠粒径增加，逆反射系数数值也增加。为了提高路面标线的反光性能，可适当增长玻璃珠的粒径。但过分增大玻璃珠粒径，容易导致在涂料内的嵌入过浅，反而降低标线逆反射系数。

目前国内双组分标线厚度大部分在0.8~1.5 mm，在此范围内尽量选择大粒径的玻璃珠。同时参考美标型号，选择300~850μm和850~1400μm的玻璃珠混合使用。

1.2.4 玻璃珠的级配

试验将300~850μm与850~1400μm的玻璃珠按照不同的比例分别面撒于标线涂料上，嵌入程度基本相当，面撒量均为550 g/m2，不同粒径玻璃珠的比例对标线逆反射系数的影响如表4所示。

表4 不同粒径玻璃珠的比例对标线逆反射系数的影响

根据试验结果，不同粒径玻璃珠的比例对标线逆反射系数的影响较大，在300~850μm和850~1400μm的玻璃珠质量比为3:4时，标线的逆反射效果最佳。

1.2.5 玻璃珠的撒布量

标线施工中玻璃珠的撒布量应适度。本研究分别按照400 g/m2、450 g/m2、500 g/m2、550 g/m2和600 g/m2的面撒玻璃珠用量进行标线逆反射系数的检测，面撒玻璃珠用量对标线逆反射系数的影响如表5所示。

表5 面撒玻璃珠用量对标线逆反射系数的影响

由表5可知，增加面撒玻璃珠用量对标线逆反射系数的提升效果明显，在面撒玻璃珠用量达到500 g/m2后标线逆反射系数变化不大，面撒玻璃珠用量在500 g/m2出现拐点。因为面撒玻璃珠过多，其与标线涂料的黏结性也较差，容易掉落而失去作用，另外，玻璃珠过多，互相之间过于紧密，部分玻璃珠之间会干扰光线逆反射。因此，玻璃珠的面撒量应控制在500~550 g/m2。

1.2.6 玻璃珠的嵌入程度

根据反光标线的原理，玻璃珠在标线涂膜中的嵌入程度会影响标线的可视性和逆反射系数。通过调整固化剂用量改变玻璃珠的嵌入程度，测试回归反射强度，玻璃珠嵌入程度对标线回归反射强度的影响如表6所示。

表6 玻璃珠嵌入程度对标线回归反射强度的影响

根据试验结果，当玻璃珠嵌入程度在40%～50%时，回归反射程度较差；玻璃珠嵌入程度在60%左右时，回归反射的效果最佳；玻璃珠嵌入程度在60%～80%时，回归反射程度下降；当玻璃珠嵌入程度为55%～65%时，可以形成最佳的回归反射。

1.3 颜料选择及掺量

本研究选用金红石型钛白粉作为白色颜料，通过测定标线涂层的色度性能，测出的亮度因数大小来确定钛白粉的合适用量。

钛白粉掺量对亮度因数的影响如表7所示。

表7 钛白粉掺量对亮度因数的影响

配方中的钛白粉用量为8%时就接近《交通行业标准路面标线涂料》（JT/T 280—2004）规定的白色标线涂层亮度因数≥0.75的要求，钛白粉用量达到9%以上即可满足规范要求。

标线的逆反射系数主要与玻璃珠有关，但颜料本身也具有一定的逆反射功能，而颜料对光线的逆反射与钛白粉的掺量有关。因此，研究不同钛白粉掺量对标线逆反射系数的影响（表8）。

表8 不同钛白粉掺量对标线逆反射系数的影响

当钛白粉掺量达到10%时，标线逆反射系数随钛白粉掺量增加其变化趋于平缓。这个趋势与钛白粉对涂膜的光反射比的影响趋势是相同的，这是因为钛白粉掺量达到一定值时，涂料光反射比随钛白粉掺量的增加改变不明显造成。因此，只有当涂膜的光反射较高时，在微珠与涂膜的界面上才能更有效地反射透过玻璃珠的光线，进而增大逆反射系数数值。

综上所述，为了使环保耐久高辨识性标线具有优异的标识性和反光性，将钛白粉掺量定为10%。

2 环保耐久高辨识标线与MMA双组分标线的性能对比

本文对比了环保耐久高辨识标线与MMA双组分标线的产品质量和标线工程质量，主要包括《道路交通标线的质量要求和检测方法》（GB/T 16311—2005）和《公路工程质量检验评定标准》（JTGF 80/1—2017）两项标准中的相关规定。具体性能检测结果如表9所示。

表9 环保耐久高辨识性标线与MMA双组分标线的性能检测结果

检测结果可知，环保耐久高辨识标线涂料满足规范的要求，与MMA双组分标线相比，耐磨性提高了27.6%，预混玻璃珠含量提高了47.6%，初始逆反射系数达到了Ⅳ级，比MMA双组分标线提高了33.7%。耐磨性是反映标线耐久性的指标之一，而逆反射系数反映标线的辨识效果，因此，本研究开发的标线涂料较目前的MMA双组分标线进一步提升了耐久性和辨识性。

3 结语

本文通过环保耐久高辨识标线的开发研究，确定了环保耐久高辨识标线涂料的配方，并得到了以下结论。

（1）树脂材料选用PMMA聚甲基丙烯酸甲酯，提高环保效果。

（2）颜料采用金红石型钛白粉，通过试验研究确定掺量为10%。

（3）玻璃珠是影响标线逆反射系数指标的最重要的因素，通过试验研究了玻璃珠的成圆率、折射率、粒径、级配、撒布量、嵌入程度对标线逆反射系数的影响，确定了玻璃珠的技术指标，包括玻璃珠成圆率控制在80%以上，玻璃珠折射率不小于1.7，玻璃珠粒径级配为300~850μm玻璃珠和850~1400μm玻璃珠的质量比为3:4，玻璃珠面撒量控制在500~550 g/m2，玻璃珠嵌入程度为55%～65%。

（4）与MMA双组分标线涂料的性能指标做了对比检测，环保耐久高辨识标线的耐磨性提高了27.6%，预混玻璃珠含量提高了47.6%，初始逆反射系数达到了Ⅳ级，比MMA双组分标线提高了33.7%，各项指标满足规范中的要求。