1 安全——道路标线建设的重中之重
欧美许多国家水性道路标线涂料使用率已经接近或超过90%,其选用水性道路标线涂料的原因很多认为主要是水性道路标线涂料的环保性,即VOC<125 g/L,无毒无污染。对这种说法笔者认为并不完全准确,除了水性道路标线涂料的环保性外,选用其更主要的原因是水性道路标线涂料的安全特性。安全——不仅是交通建设的重中之重,也是道路标线建设的重中之重。即使是环保性,除去可降低环境污染外,实际上也是关系人类的健康安全和未来的生存发展。
1.1 生产中的安全性
1.1 生产中的安全性
水性道路标线涂料采用的原材料全部属于安全无毒、不燃烧材料,生产过程从投料到终的废料处理,安全可靠。这相比热熔道路标线涂料的主体树脂(一般为石油树脂或松香树脂等),溶剂型道路标线涂料的有机树脂和有机溶剂的易燃易爆和有毒气体挥发等的特性,对生产作业人员的健康安全构成的威胁和影响,水性道路标线涂料更安全友好。
1.2 施工中的安全性
水性道路标线涂料的施工,直接把涂料灌装到划线机后喷涂即可,对施工作业人员不造成安全损害,此外水性道路标线涂料对旧标线的覆盖重涂方便简易,不像热熔道路标线涂料重涂(不除旧线),会越涂越厚,危及行车安全;此外热熔道路标线涂料施工还需要持续加热到180 ℃,容易烫伤作业人员,施工时随设备附带的燃气瓶和燃烧过程也属于危险作业;溶剂型道路标线涂料施工会挥发出有毒气体及涂料本身易燃易爆;双组分道路标线涂料含有挥发性游离树脂单体(如异氰酸树脂单体)和固化交联剂的毒性影响和对环境的危害性,对作业人员也容易造成健康损害。
1.3 使用中的安全性
水性道路标线与其他类型标线比较,在交通安全方面具有明显的优势。主要表现在:一是标线的持久反光性(视认性)。由于水性道路标线涂料的干膜与玻璃微珠有更强更持久的黏结力,反光率在标线使用18~24个月后仍可达到100 mcd以上(一般认为热熔道路标线,由于涂膜本身受温度和气候变化等因素的影响,化学稳定性方面存在缺陷,与玻璃微珠的黏结时间很难超过1 a)。此外水性道路标线可以采用较大粒径的玻璃微珠,具有更强的逆反射亮度,在夜间和雨天仍清晰可辨,表现了更持久优秀的视认性。对于在夜间无路灯的二、三级公路和乡村道路行驶的车辆,减少和降低车辆发生交通事故几率拥有异乎寻常的作用(有资料统计表明夜间交通事故占全部交通事故发生率的73%),这相比于其他类型涂料的标线,更安全可靠、经久耐用。其次标线具有更好的抗滑性,这在目前中国的道路标线质量考核中是不被重视的重要指标。实际上水性道路标线涂料的成型标线的摩擦系数与路面的摩擦系数为接近,具有更合理的抗滑性能,可以有效降低车辆的打滑和追尾事故,这与热熔型标线平整光滑的表面相比较,显然更安全可靠。
1.4 水性道路标线涂料成型标线的主要安全特性
1.4.1 优秀的反光性
水性道路标线使用的玻璃微珠平均粒径一般在20~40目即约400~800 μm(这比国家标准1号珠要求更严格),使用大粒径玻璃微珠甚至可以达到粒径1~2 mm,初始反射性能可达到300~400 mcd以上,标线使用18~24个月后仍然可达到100 mcd以上,具有更优秀的反光性能。而热熔标线受涂料本身性能影响一般不使用大粒径玻璃微珠,其面撒玻璃微珠粒径大小约在100~800 μm(国标1号珠),玻璃微珠受涂膜的影响也会在一年内离散脱落,反光率低于100 mcd;而溶剂型标线使用的是国标3号珠,粒径只有100~200 μm,相对于热熔标线其逆反射亮度和持久性更低。
1.4.2 反光的持久性
水性道路标线涂料使用的主体树脂大多数是以纯丙烯酸聚合物(如快干型纯丙乳液)为主,标线涂膜具有很好的化学稳定性,与路面具有优异附着力,涂膜分子间交联紧密,路面、涂膜,玻璃珠连结成一体。其大的优点是和反光玻璃微珠优异的黏结力,特别是可使用大粒径的玻璃微珠,保证了道路标线的耐磨性,反光性能的持久稳定性,夜间(包括雨夜)道路标线的清晰和有效性。
1.4.3 优异的夜间可视性
能表现水性道路标线优异的反光性能的莫过其夜间可视性了,图1和图2均清晰地反映了水性道路标线更优异的夜间反光性能。
2.1 标线的两大重要指标的争议
2.1.1 寿命
指标线的使用寿命(这里的标线寿命是指标线存在于路面的全部持续时间),属于性能指标即耐久性。
2.1.2 安全
指标线对交通安全事故的发生几率的影响,属于标线的功能指标。对于道路标线的使用是使用寿命重要还是交通安全重要,这实际关系到喷涂型的水性道路标线涂料和刮涂型的热熔型道路标线涂料(姑且只对比这两种类型)之间的竞争,选择水性道路标线涂料更安全可靠,选择热熔型道路标线涂料寿命更长久。在社会的发展越来越注重以人为本、尊重生命的今天,人类生命的健康安全才是重要的,安全永远,因此道路标线的作用首先必须是指示交通(即安全作用),然后才是使用寿命。图2是水性标线(虚线和实线)和热熔标线(箭头)白天、夜间可视性的对照图,夜间可视性更好的水性标线显然更安全可靠。
2.2 道路标线的三大误区
2.2.1 标线越厚越耐磨越好
厚度:热熔标线涂层厚度一般在1.50~2.50 mm,不规范施工,例如:不清除热熔旧线即覆盖重涂施工,标线的厚度更是远远超过2.50 mm,这对高速行驶的汽车会造成震荡和抛动效应,影响行车安全。
耐磨:在中国城市环境污染比较严重的现实下,任何标线在经历了12个月以上时间的使用后,即使标线没有完全磨损脱落,视认性也已经变得较差,多数标线的逆反射系数已经低于100 mcd,这对在雨天和夜间行驶的车辆尤其危险,更容易发生交通事故。道路标线当然越耐磨越好,但是如果是驾驶员已经看不清楚的未磨损标线,再耐磨也已经失去其实际的效用。
耐磨:在中国城市环境污染比较严重的现实下,任何标线在经历了12个月以上时间的使用后,即使标线没有完全磨损脱落,视认性也已经变得较差,多数标线的逆反射系数已经低于100 mcd,这对在雨天和夜间行驶的车辆尤其危险,更容易发生交通事故。道路标线当然越耐磨越好,但是如果是驾驶员已经看不清楚的未磨损标线,再耐磨也已经失去其实际的效用。
2.2.2 标线越平滑漂亮越好
平滑:传统的观念中“平滑如镜”饱满漂亮的感官性能,如果用它作为标线质量好坏的衡量标准,那就危险了。因为对道路路面的要求是必须具有一定的摩擦系数的,这是安全行车的需要,路面必须有一定的粗糙度,同样的划制于路面上的标线亦要求有一定粗糙度,具有合理的抗滑性,国家标准抗滑摆值≥45 BPN。这是行车安全保障,可以有效防止车辆的打滑,降低交通事故的发生。
2.2.3 标线的反光性(图3)不重要
欧美国家规定如果白色标线的逆反射系数小于100 mcd必须重涂。标线的夜间可视性(反光性)是交通标线的一个重要指标,这对于在无路灯、交通事故发生几率大的二、三级公路和农村道路夜间及雨天行车尤其重要,路面标线的雨夜可视性对行车安全有至关重要的作用。资料统计表明夜间交通事故发生率不仅更高而且强度更严重,发达国家的经验表明,标线的反光性可以有效降低夜间交通事故发生几率。目前,包括美国、欧盟、澳大利亚、新西兰、韩国、日本、新加坡等国家均把白色标线的夜间低逆反射系数定为100mcd以上,把黄色标线的夜间低逆反射系数定为65mcd以上。而我国新的行业标准《公路交通安全设施养护指南》也规定,反光标线低逆反射系数的质量要求为,白色标线≥80 mcd,黄色标线≥50 mcd。表1是一些国家对道路标线反光性能的规定。
事实上标线反光性的重要性正越来越受到重视,并且一再得到应用,起到很好的效果,例如近期上海地区长江隧桥工程、沪宁高速公路拓宽工程上海段的路缘实线均采用反光性能较好的水性道路标线涂料。因为高速公路上的车辆行车较规范,边缘实线受车轮的辗压较少,磨损小,而对标线的反光性能要求较高,同时水性涂层的表面构造深度(即等同于路面磨擦系数)与路面相近,有利于道路两侧排水和防滑,性价比高,这样反光性能良好的水性道路标线涂料成为佳的选择。
3 水性道路标线涂料三大性能优势
3.1 安全性(单指标线)
如前所述,水性道路标线涂料成型标线与反光玻璃微珠有更强更持久的黏结力,使用大粒径玻璃微珠均令标线具有更持久优秀的反光性能;而与路面粗糙度相近的摩擦系数又令标线具有更合理的抗滑性能。
3.2 环保性
VOC<125 g/L,绿色环保,无毒无污染,作业安全友好,这是其他标线涂料,特别是溶剂型道路标线涂料无法比拟的。
3.3 重涂性
可直接在旧标线上覆盖重涂,而无须铲除旧标线(图4),非常方便简易,节约能源和工程成本,这相对热熔型道路标线涂料,在工程施工方面是个显著的优点。事实上,水性道路标线涂料除了上述性能优点外,还具备许多其他优点,例如施工的简易性和快捷性、使用的节能性等。
意的事项
4.1 底材处理
在正常条件下的施工,水性道路标线涂料质量可靠,标线干燥时间足够。多数失败的水性道路标线工程(主要指标线在短时间内就被磨损脱落等问题),问题往往就出在对标线底材即路面的处理不够规范严格上。我国的许多道路路面粗糙度一般都比较高(远高于标准45 BPN),特别是一些碎石使用不规范的沥青路,裸露于路基表面的碎石的尖峰和凹谷都非常突出,由于铺设于路面的水性道路标线涂料的干膜较薄(约300~600 μm),因而较容易磨损,这实际上是水性道路标线涂料普及的一个拦路虎。这使我国道路有别于世界道路路面的粗糙度,这就要求我们的作业人员在底材处理上必须更加严格和规范,同时在涂料施涂时要适当加厚并延长干燥时间。底材处理主要包括路面的清扫、清洗、干燥、打磨、吹尘以及涂刷底漆等步骤,必须保证底材清洁、干净、干燥、无污染;如果具有适度的粗糙度则更佳。其次新沥青路面,必须涂刷封闭底漆或者让沥青老化1个月以上,以免沥青渗到标线表面令标线发黄,或者沥青未干固被车轮带离再污染标线,影响白度。
如果是新水泥路面同样需要涂刷封闭底漆或让水泥老化1个月以上。
4.2 干燥时间
相对其他类型标线涂料,尤其是热熔型和双组分类,水性道路标线涂料实际干燥时间还是过长,受天气因素的影响更大。如果标线没有完全干透,就通车压线,标线更容易磨损脱落。这是因为未干透的标线与路面附着还没达到佳状态,涂膜与玻璃珠黏结效果也没有达到佳状态而容易脱落,涂膜也未达到稳定坚固的状态等原因,这是水性道路标线涂料的主要缺点之一,在交通流量大的道路上施工,问题会更加突出。影响因素如下:
气候状况:温度、湿度、风力均能影响水性道路标线涂料划制的标线的干燥时间。在正常状态下,即温度≥10 ℃,湿度≤85%,微风状态下,水性道路标线涂料不粘胎干燥时间≤10 min(此状态是该标线的干燥状态的合格线,约相当于标线佳状态的60%左右,此状态下可通行车辆,但好避免重型车辆的碾压),实际干燥时间(干透)一般在30 min以上(500μm湿膜厚度,此状态可达到标线佳状态的80%或以上,可通行所有车辆,国家标准早期耐水性≤120min),达到标线佳状态需要4~5 d时间(这跟所有涂料的涂膜达到佳状态的时间是一样的)。在不粘胎干燥时间下过重的车辆碾压标线,标线往往会产生变形以至影响质量。
气候状况:温度、湿度、风力均能影响水性道路标线涂料划制的标线的干燥时间。在正常状态下,即温度≥10 ℃,湿度≤85%,微风状态下,水性道路标线涂料不粘胎干燥时间≤10 min(此状态是该标线的干燥状态的合格线,约相当于标线佳状态的60%左右,此状态下可通行车辆,但好避免重型车辆的碾压),实际干燥时间(干透)一般在30 min以上(500μm湿膜厚度,此状态可达到标线佳状态的80%或以上,可通行所有车辆,国家标准早期耐水性≤120min),达到标线佳状态需要4~5 d时间(这跟所有涂料的涂膜达到佳状态的时间是一样的)。在不粘胎干燥时间下过重的车辆碾压标线,标线往往会产生变形以至影响质量。
涂料含水:水性道路标线涂料固含量约为75%以上,其他介质主要是水和少量的助剂,在标线成型后这些介质挥发需要一定时间。不似热熔型道路标线涂料施工那样涂料落地即物理性冷却固化以及双组分道路标线涂料那样反应性固化,水性道路标线涂料干燥时间相对稍长。
喷涂厚度:水性道路标线涂料的喷涂厚度也是影响干燥时间的关键因素之一。湿膜厚度一般在400~800 μm,过厚会延长干燥时间,过薄无法保证标线质量。
4.3 气候因素(主要指雨天施工)
这里说的雨天是指“广泛雨天”,泛指除下雨天之外,还包括湿度较大、空气流动性不足的阴天、夜间和清晨(可能有露水)、雾天、雨季以及寒冷的冬天等。这种气候条件下空气中的湿度往往会长时间≥85%,路面的露点可能会≥30%,冬天温度低于10℃,均不适合对水性道路标线涂料的施工。雨天施工是水性道路标线工程的一大难点,标线成型后2 h内下雨,标线更易被溶解洗去,这是标线还没有形成足够稳定坚固的干膜的缘故。在正常气候状态下,水性标线涂料划制的标线达到佳状态的使用效果所需的时间大约是5 d左右(如果路面标线划好后要5 d才可通车是不可想象的)。而实际上如果在此阶段,不断受雨水浸泡的标线呈微胶溶状态而容易变软,此外若在路面与标线涂膜间渗入雨水,就会形成较强的蒸气压,令涂膜与路面隔离,涂膜与路面的附着力变差,此时不断碾压标线就更易磨损脱落。因此雨天施工难于保证标线质量,也是水性道路标线涂料的主要缺点之一。水性道路标线涂料施工的佳气候条件是:路面和空气中的温度≥10 ℃,相对湿度≤85%,微风状态下的晴天施工。雨后的路面要求曝晒1 d才能施工,2 h内有雨要求停止施工。
5 水性道路标线涂料与其他类型标线涂料比较(见表2)
6 结 语
分析我国公路交通事故发生的状况,除了人们的交通安全意识薄弱外,道路交通设施没有同步跟上,也是一个切实原因。据有关资料显示,公路交通事故发生的道路以二、三级公路为突出,其次是农村道路,分别占比约为48%和23%。这当然与二、三级公路和农村道路在全部公路中所占有较大比例有关,但也与道路上的交通设施如交通标线使用不规范、不完善有重大关系。我国特别是中西部地区二、三级公路和农村道路,特点是道路上基本没有路灯和路标,设置的道路标线。很多都是在道路建设时已划制,使用多年而从不重涂的热熔标线。很多标线已经破损不堪,没有破
损的也基本没有反光,可视性远低于新行业标准80 mcd,夜间和雨天行车根本无法看清楚标线,这样行车当然容易发生交通事故。要切实降低交通事故的发生几率,选用白天、夜间和雨天均具有的持久优秀反光性能的反光型水性道路标线涂料进行覆盖重涂,是目前经济安全的选择,以真正做到珍视生命,以人为本。