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施工中影响热熔型标线逆反射亮度系数的主要因素及改善措施

陈大地 张俭 黄伟 覃浩瀚 任天锃
  
新中媒体号
2023年2期
1广西威航道路工程有限公司 广西南宁 530000 2广西北投交通养护科技集团有限公司 广西南宁 530000

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摘要:路面标线对交通安全的保障起着十分重要的作用,为提高热熔型标线的逆反射亮度系数,本文从“人、机、料、法、环”等五个方面研究了施工中影响热熔型标线逆反射亮度系数的主要因素,并提出针对性的改善措施。最终得出结论,热熔型标线的原材料、玻璃珠撒布量、涂料加热温度及施划路面清洁度是施工中影响热熔型标线逆反射亮度系数的主要因素;对主要因素的关键参数进行改善后,可显著提高标线的逆反射亮度系数,并能节约标线施工成本16.3元/m2,实现了降本增效的目的。

关键词:热熔型标线;逆反射亮度系数;玻璃珠;涂料

引言

研究数据表明,道路标线与交通事故相关概率高达70%,同时科学合理的设计和布局可提高30%的交通运输效率[1]。目前路面热熔标线在使用1~2年后,标线会出现缺失,大部分均达不到规范要求。若重新更换(含清理旧标线、重划热熔标线)则每平方米造价60元,一条四车道高速公路每公里约需7万元[2],费用较高、不经济。因此亟需找出施工中影响热熔型标线逆反射亮度系数的主要因素,通过技术管控、方法改进提高热熔标线质量、延长其使用寿命。

朱均[3]从标线施工的设计文件、材料、施工设备、施工组织计划、施工环境、作业人员、施工安全保障及施工工序工艺等方面对热熔型道路热熔标线的施工进行质量控制。徐超[4]对热熔标线施工工艺中的技术难点进行了探讨,最后提出了一系列质量控制的手段。于艳波[5]对热熔型标线的施工工艺、质量控制指标、逆反射亮度系数、有效寿命及质量问题控制措施进行分析。李锋[6]从原材料、施工人员、施工工艺等方面提高热熔型标线逆反射亮度系数,最后通过质量控制措施将标线合格率提升至95.8%。王定洪[7]提出了提高道路热熔标线质量的措施,包括改善涂料配合比、改进关键施工工艺(面撒玻璃珠工艺、旧标线清除工艺),最后通过实际效果跟踪发现标线反光效果长期保持、标线完整性良好,且经济效益好。

本文在现状调查的基础上,以实际新划热熔型标线施工项目为依托,从人、机、料、法、环等方面对热熔型标线逆反射亮度系数进行了认真分析,最后通过研究各因素对逆反射亮度系数的影响程度得出主要因素及次要因素,并提出针对性的改善措施,使得改善后的热熔型标线兼顾经济性与实用性。

1 施工工艺

热熔型道路标线涂料主要成膜物质通常是石油树脂、松香树脂等天然树脂,配以其他颜料、填料和助剂作为次要成膜物质经混合而成。常温下是粉末状物质,再通过加热融化成为液体,在涂覆后冷却成膜,预混一定量的玻璃微珠实现持续性反光。它具有生产周期短,生产成本相对较低,生产过程无污染,并且具有良好附着力,涂敷后对环境无污染、干燥时间短等特点,是目前占据主导地位的涂料类型。其施工工艺[7]如图1所示,施工过程如图2所示。

2 影响因素分析

对热熔型标线的逆反射亮度系数影响的因素很多,包括施工人员技术水平、熟练程度、机械老旧、动力不足、原材料质量与底胶用量的不适宜造成标线的脱落、涂料加热温度、玻璃珠撒布量、施工速度、施工环境温度及施划路面清洁度。为找出影响热熔型标线逆反射亮度系数的主要因素,进行了下文分析。

本文参照国家标准《道路交通标线质量要求和检测方法》(GB/T 16311-2009)[8]中规定,黄色反光标线的逆反射亮度系数不应小于100mcd·m-2lx-1。在交通标线正常使用期间,其逆反射亮度系数应满足夜间行车的视认要求,黄色反光标线的逆反射亮度系数应不低于50mcd·m-2·lx-1。因此,本文中黄色标线的不合格率指逆反射亮度系数低于该参数的比例。

2.1 技术培训、交底不到位

热熔标线是一项具有技术难度,施工需要一定经验的工作。在施工前期对施工人员进行安全技术培训可以近一步对安全事故做出防范,也可以更加清晰地理解标线施工的理论知识,从而更好地保证施工质量[3]。

技术培训、交底不到位从两个方面进行验证。一是关于标线施工的理论知识掌握程度;二是标线施划的实践操作,并规定理论知识掌握程度与实践操作的比重为3:7,最后可得出综合合格率,使用综合合格率判断技术培训、交底不到位对热熔型标线逆反射亮度系数的影响程度。

通过标线施工的综合合格率得出,技术培训、交底不到位对热熔型标线逆反射亮度系数影响程度较小。因此得出结论技术培训、交底不到位为非主要因素。

2.2 机械老旧、动力不足

标线施工机械主要包括热熔斧、划线机、水线车。对划线机和热熔釜合格证进行收集,并对热熔釜工作状态进行了检测,结果显示已经使用2年的热熔釜动力性能依然满足要求,其加热、保温、搅拌功能正常,熔融状态的涂料如图3所示。

由图3可见,已经使用两年的热熔釜加热、搅拌的涂料,在熔融状态下颜色均匀、预混玻璃珠均匀分布,其加热搅拌功能完全正常。由此可以得出机械老旧、动力不足对热熔型标线逆反射亮度系数影响程度较小。因此得出机械老旧、动力不足不是主要因素。

2.3 原材料质量

热熔型标线的主要组成材料有玻璃珠与涂料,因此影响热熔型标线逆反射亮度系数的材料因素主要取决于玻璃珠与涂料质量。玻璃珠在质量方面的参数折射率、成圆率、纯度、级配、密度、粒径是影响热熔型标线逆反射亮度系数的主要因素。热熔交通标线所用玻璃珠的折射率应不小于1.5,折射率越高,进入玻璃珠的光线能量损失越少;玻璃珠成圆率应不小于80%,玻璃珠的成圆率越低,玻璃珠的形状越不规则,入射光线经入射后经多次折射后,会减少进入人体眼睛内的光线;玻璃珠表面清洁圆整无明显突出物,玻璃珠内无明显气泡或杂质,且有缺陷的珠子不能大于30%;密度符合技术指标2.4~2.6g/cm3,玻璃珠密度过大,会快速沉入标线涂料底,多次折射后的光线被玻璃珠上附着的涂料遮挡住,使得进入玻璃珠的光线大大损失,玻璃珠质量较小时,面撒玻璃珠嵌入涂料深度较小,在经过车辆的行驶摩擦与环境因素多方面作用后,极易脱落,造成逆反射亮度系数显著降低;各粒径玻璃珠的分布范围需符合《路面标线用玻璃珠》(GB/T 24722-2020)[9]要求,玻璃珠的粒径越均匀,玻璃珠的折射光线被大粒径的玻璃珠遮挡住的概率越小,从而不会显著降低玻璃珠的折射光线。

涂料对热熔型标线逆反射亮度系数的影响主要通过有机物含量、预混玻璃珠掺量、

钛白粉含量。对于白色热熔交通标线,玻璃珠掺量相同的情况下,钛白粉在一定范围内增加后,涂料的白度越高,则反光标线的逆反射性能就越好;有机物含量增加会使得标线涂料黏性增加,加大与路面的黏附性,使得标线不容易出现缺损,因而逆反射亮度系数不会在短期内大幅下降;预混玻璃珠掺量较多时,标线不同深度均含有玻璃珠,使得标线在经过一定时间的磨损后,仍有玻璃珠持续为热熔型标线提供逆反射亮度系数。按照《路面标线涂料》(JT/T 280-2022)[10]的要求,涂料的有机物含量应不小于19.0%,预混玻璃珠掺量应不低于30%,预混玻璃珠的成圆率不小于80%,色度性能应满足涂层材料色品坐标。

通过对标线所用的黄色涂料与玻璃珠进行检验发现,标线原材料的各项指标都合格,但均接近合格值下限,热熔交通标线的逆反射亮度系数合格率刚好满足95.4%,与关键项目的通过率95.0%相差不大。适当提高玻璃珠的折射率、成圆率、纯度以及涂料中预混玻璃珠掺量等关键参数时,可以显著提升逆反射亮度系数。最后得出结论,原材料质量是影响热熔型标线逆反射亮度系数的主要因素。

2.4 玻璃珠撒布量

按照设计,路中虚线预混玻璃珠含量为20%~25%,但最新路面标线涂料规范中要求预混玻璃珠应该不小于30%,面撒玻璃珠含量为0.3kg/m2。在实际施工中测得路中虚线预混玻璃珠含量为20.3%,面撒玻璃珠含量为0.3kg/m2。并且面撒玻璃珠存在局部不均匀现象,存在较小区域内玻璃珠分布离散和聚集,检测发现玻璃珠离散与聚集区域均会造成逆反射亮度系数降低。其原理为玻璃珠撒布量过少时,无法对入射光源形成集中的回归反射,反光量不足;玻璃珠量过多,容易产生过密的折射,使反射光偏离入射方向,而且存在玻璃珠黏结不牢容易脱落的问题,同时也会造成成本的增加。

为保证热熔标线逆反射亮度系数的持久性,反光型热熔标线预混玻璃珠掺量应不小于30%,因此考虑将预混玻璃珠掺量增加到30%。查阅相关资料,面撒玻璃一般含量为0.3kg/m2~0.4kg/m2。因此将面撒玻璃珠的含量取0.35kg/m2、0.4kg/m2,并在2个月后检测其逆反射亮度系数。表2为不同掺量预混玻璃珠与面撒玻璃珠逆反射亮度系数分析表。

从图4可以得出增加面撒玻璃珠与预混玻璃珠含量均可以提高热熔标线的逆反射亮度系数,并且面撒玻璃珠比预混玻璃珠更能显著提高逆反射亮度系数。因此得出结论,玻璃珠撒布量对热熔型标线逆反射亮度系数影响程度大,该因素为主要因素。

2.5涂料加热温度

通过调查发现,热熔标线涂料加热温度在存在低于180℃与高于220℃情况。研究表明热熔标线涂料加热温度在180℃~220℃时,一方面标线涂料能充分融化且不易老化,从而使得标线不易局部脱落,逆反射亮度系数不会显著降低;另一方面标线加热温度偏低时,面撒玻璃珠不易下嵌,降低逆反射亮度系数,加热温度偏高时,面撒玻璃珠下沉速度较快、下嵌深度较深,同样会降低逆反射亮度系数。

对热熔标线的不同加热温度范围的熔融状态及施划3个月后的标线逆反射亮度系数合格率进行调查,表3为不同加热温度下标线逆反射亮度系数合格率。

从表3可以得出加热温度在160℃~180℃时,不能使涂料充分融化,因此3个月后标线局部脱落导致逆反射亮度系数合格率下降;加热温度在220℃~240℃时,使得涂料充分融化,但涂料颜色较深,已经发生老化,因此3个月后标线局部脱落严重导致逆反射亮度系数合格率显著下降;加热温度在180℃~220℃时,既能使得涂料充分融化又不致涂料老化,因此3个月后标线局部脱落面积小,逆反射亮度系数合格率略微下降。

因加热温度范围在220℃~240℃时逆反射亮度系数合格率与加热温度范围在200℃~220℃时逆反射亮度系数合格率相差12.2%,所以涂料加热温度对热熔型标线逆反射亮度系数影响程度较大。因此,涂料加热温度为主要因素。

2.6 施划路面清洁度

通过调查发现标线施工前劳务队对施划路面的处理方式有:不清理、只用扫帚清理、只用鼓风机清理、少量除线机清理。通过收集相关资料得出施划路面清洁度不够会导致热熔标线缺失率显著增加,在《公路交通安全设施施工技术规范》(JTG/T 3671-2021)中提出交通标线在雨、雪、沙尘暴、强风天气,应暂停施工;路面应清洁干燥,不得存在松散颗粒、灰尘、沥青渣、油污或其他有害材料;涂料与路面结合牢固的重要条件是保持与路面接触面的干净、干燥;路面上的灰尘、泥沙、水分是妨碍涂料或突起路标粘结的主要因素。

因此通过将施划路面进行不同方式的清扫处理后施划标线,最后得到施工3个月后的标线逆反射亮度系数合格率,见表4所示。

从表4可以得出,六种路面清理方式会显著影响热熔标线的逆反射亮度系数合格率,除线机+扫帚+鼓风机的清理方式能保证路面清洁、干燥,因此其逆反射亮度系数合格率最高,达到92.5%;对路面不清理则导致路面标线的逆反射亮度系数合格率显著下降,低至70.3%。因此这两种方式导致标线逆反射亮度系数合格率相差26.2%,所以施划施划路面清洁度对热熔型标线逆反射亮度系数影响程度很大。因此,得出结论施划路面清洁度是主要因素。

3 改善措施

综上所述,本文得出对热熔型标线逆反射亮度系数影响程度较大的4个主要因素,并对其进行改善,改善措施见5所示。

4 经济效益分析

通过上述分析,对热熔标线施工的部分参数进行了调整,具体施工参数调整信息见下表6所示。

从表6可以得出,改变几个关键参数可以使得热熔标线的使用寿命增加一倍。按照全寿命周期成本理论,原施工参数成本与改进施工方法后的成本在决策成本、设计成本上一致,改进后的建设成本增加,改建成本忽略不计,养护管理成本,弃置成本为旧标线除线成本。标线施工的综合单价从75.6元/m2降低到59.3元/m2,在大面积的标线施工中,可以大大降低经济成本。

5 结论

通过上述试验与分析,可以得出以下结论:

(1)施工中影响热熔型标线逆反射亮度系数的主要因素有:原材料质量、玻璃珠撒布量、涂料加热温度及施划路面清洁度。

(2)通过改变玻璃珠折射率、玻璃珠成圆率、玻璃珠含量、涂料加热温度及路面清理方式可将标线施工的综合单价从75.6元/m2降低到59.3元/m2,显著降低经济成本。

参考文献:

[1]钱华信,梁映平,吴晓明等.双组分道路交通标线研究进展[J].科学技术与工程,2021,21(35):14892-14900.

[2]杨芙蓉,高自强.沥青路面逆反射型道路交通标线的性能衰变研究[J].公路,2022,67(10):379-385.

[3]朱均,谭诗樵.道路热熔标线施工质量控制[J].交通世界,2018,No.485(35):24-26.

[4]徐超,熊龙强.热熔标线施工难点与质量控制的探讨[J].公路,2017,62(12):65-67.

[5]于艳波.热熔型标线质量影响因素及控制要点[J].公路交通科技(应用技术版),2020,16(09):75-78+103.

[6]李锋.如何提高热熔型标线逆反射亮度系数[J].黑龙江交通科技,2021,44(12):167-168+172.

[7]王定洪.提高道路热熔标线质量的措施研究[J].西部交通科技,2022,No.181(08):65-67.

[8]GB/T 16311-2009, 道路交通标线质量要求和检测方法[S].

[9]GB/T 24722-2020, 路面标线用玻璃珠[S].

[10]JTT 280-2022,路面标线涂料[S].

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