一种自发光抗滑路面材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自发光抗滑路面材料及其制备方法，可应用于路面铺装，属于道 路工程领域。
【背景技术】
[0002] 随着高速公路的迅速发展，越来越多的人选择公路作为出行方式。尤其长途的行 程难免会遇到夜间行车，由于设置路灯成本太高，目前的高速公路沿线一般不设置路灯。但 在隧道出口、桥梁、事故黑点路段，都是严重影响夜间行车安全的不良因素。同时，在一级及 以下等级公路的临水、临崖、桥头、交叉口路段，安装了大量的护栏，但在夜间非机动车及行 人无法看到，安装路灯成本又太高，且耗能大。各个国家都在提倡"环保型、节能型、安全型" 路面，英国宣布采取"午夜熄灯法"，规定在晚上9点以后把全国高速公路、住宅街道和人行 道上的路灯关闭或调暗，但是这必将影响到夜间行车的安全性，以及像印度一样的缺电地 区存在同样的问题。
[0003] 对于设置路灯成本太高以及缺电地区的危险路段，严重影响夜间行车的安全性， 提出了环保节能的自发光路面。自发光路面是智能道路的一个重要应用，但是自发光的路 面在世界上很少有报道以及公开的文献，目前除了在荷兰、英国有相关研究，世界上其他国 家还未对此进行研究。国外已有的自发光路面采用将荧光粉涂在路表的方法，荧光粉是一 种光致发光材料，光致发光材料较早在交通领域已经得到应用，但主要应用于标线、标志 上，例如将夜光粉涂在标线或者标志表面，夜晚自发光来提醒驾驶员或者行人。荷兰设计师 丹一罗斯加德将荧光粉涂在自行车道表面形成自发光路面，但该自发光路面不能用于非机 动车道。首先，这种路面构造深度小，表面摩擦系数小，因此，其抗滑性能差，安全性能低。其 次，荧光粉涂在机动车道易被车辆磨损，使用寿命短，且荧光粉颗粒小，蓄光能力有限，夜晚 发光强度微弱、发光时间短。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明提供一种发光强度高、发光时间长、抗滑性能好的自发光抗滑路 面材料，可以用于机动车道提高行车安全性。
[0005] 技术方案：本发明的自发光抗滑路面材料，由抗滑黏结剂和发光碎石组成，所述抗 滑黏结剂由A组分、B组分与精制石英砂按照质量比为（1. 5~2) :1 :2混合而成；所述的A 组分中包括以下各组分及质量份数：环氧树脂30~40份，多元醇15~20份，多异氰酸酯 15~20份，增韧剂10~15份，稀释剂10~20份；所述的B组分中包括以下各组分及质 量份数：固化活性剂30~40份，脂环胺类固化剂20~30份，固化促进剂20~30份。
[0006] 进一步的，精制石英砂粒径为0. 5~I. 0mm。
[0007] 进一步的，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述多元醇为聚醚二元醇，所述 多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，所述增韧剂为液体橡胶增韧剂，所述稀释剂为缩水甘油酯。
[0008] 本发明的制备上述自发光抗滑路面材料的方法，包括如下步骤：
[0009] 1)抗滑黏结剂的制备
[0010] ①按照重量份数：环氧树脂30~40份，多元醇15~20份，多异氰酸酯15~20 份，增韧剂10~15份，稀释剂10~20份，选取环氧树脂、多元醇、多异氰酸酯、增韧剂、稀 释剂，先将多元醇与多异氰酸酯等比例混合，然后与增韧剂、稀释剂一起加入环氧树脂中， 在60~80 °C条件下反应45~50分钟，得到组分A。
[0011] ②按照重量份数：固化活性剂30~40份，脂环胺类固化剂20~30份，固化促进 剂20~30份，选取固化活性剂、脂环胺类固化剂、固化促进剂，将固化活性剂、脂环胺类固 化剂、固化促进剂常温下混合后，得到B组分。
[0012] ③按A组分、B组分与精制石英砂按照重量比（1.5~2) :1:2,在常温下混合，搅 拌5~8分钟，得到抗滑黏结剂。
[0013] 2)将抗滑黏结剂按2. 3~2. 5kg/m2的用量涂在路面表层形成抗滑黏结层；单粒径 发光碎石按照6. 8~7. Okg/m2的用量人工撒播在抗滑黏结层上形成自发光抗滑路面层。
[0014] 本发明的路面表层可以为沥青路面表层、水泥混凝土路面表层、桥面铺装表层，在 涂黏结剂前，要将路面表层吹洗干净，尤其将路面表层的粉尘清除干净，等路面风干之后再 涂抗滑黏结剂。同时，施工最低气温不低于20°c，天气为晴天。
[0015] 进一步的，本发明方法中，发光碎石加热至恒温70~80°C备用，抗滑黏结层形成 之后，立即用人工撒播发光碎石，发光碎石用量为6. 8~7. Okg/m2,经24小时，且当黏结剂 完全固化后，用人工扫去表面多余的发光碎石，形成自发光抗滑路面。
[0016] 本发明不仅要求自发光抗滑路面具有更好的发光效果，而且要求自发光抗滑路面 要有良好的路用性能，满足车辆行驶的要求。只要自发光路面满足行车的要求，即也满足了 非机动车、人行道的要求。自发光抗滑路面作为一个路面结构层，主要的功能是提供发光强 度和抗滑性能，并且要与下面的路面层具有很好的黏结性。针对以上要求，按照《公路工程 沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011)规定的试验方法，进行稀浆混合料湿轮磨耗 试验（T0752-2011)、表面构造深度试验（??731-2000)、拉拔试验、剪切试验，分别测得自发 光抗滑路面的磨耗值（WTAT)、构造深度（TD)、层间抗拉强度、层间抗剪强度。通过与纤维碎 石封层对比分析结果表明，本发明的自发光抗滑路面的抗滑性能、层间粘结性优于纤维碎 石封层，说明本发明可以用作磨耗层，用于新建或者改建路面表层。
[0017] 有益效果：从目前已有的自发光路面来看，在荷兰、英国有相关的报道，世界其它 国家还未有相关应用。已有的自发光路面采用荧光粉加环氧树脂涂在路表形成自发光路 面。本发明与已有的自发光路面的主要差别有：
[0018] (1)在材料组成方面，本发明采用了精制石英砂和发光碎石，采用精制石英砂制备 抗滑黏结剂，相比普通黏结剂和荧光粉，同时提高了路面的发光性能和安全性能；采用了精 制石英砂，制备成新型抗滑黏结层，提高了抗滑性能；抗滑黏结剂由环氧树脂、多元醇、多异 氰酸酯、增韧剂、稀释剂、固化活性剂、脂环胺类固化剂、固化促进剂组成，与沥青面层、水泥 混凝土路面、桥面铺装的粘结性、防水效果优于改性沥青、环氧沥青；采用了发光碎石，提高 了发光强度、发光时间、抗滑性能；抗滑黏结剂均为无色、白色或浅色透明物质，保证了自发 光路面的发光效果；
[0019] (2)在发光源方面，荧光粉的粒径在0· 075mm~0· 3mm之间，自然其储存光能的能 力小，导致发光强度低，持续发光时间短。同时，每一粒荧光粉都相当于一个光源，无数个光 源容易让驾驶员产生眼花缭乱的感受，影响行车的安全。本发明采用粒径为5~8mm的发 光碎石，其粒径为荧光粉的十几倍，其储光能力、发光强度、持续发光时间均较荧光粉大大 提高，并且减缓了光源密集产生的眩晕问题；
[0020] (3)在安全性能方面，荧光粉颗粒小，黏结剂固化后形成光滑表面，路表摩擦系数 很小，无法为车辆提供足够的摩擦力。本发明采用发光碎石和精制石英砂用于自发光路面， 精制石英砂为高强耐磨材料，掺加在黏结剂中较单独的黏结剂具有更好的抗滑性能。发光 碎石粒径较大，其本身的棱角也可以提供足够的摩擦力；
[0021] (4)从使用寿命来讲，荧光粉的颗粒小易被车辆磨损，这是限制其用于机动车道的 一个原因，本发明采用的发光碎石具有更高的强度，黏结剂中掺加了增韧剂和精制石英砂， 增强其抗滑性能的同时而不被磨损；
[0022] (5)本发明还可以作为一种路面预防性养护方案，路面养护工程中，在临崖路段、 隧道出口、事故黑点路段，可以用自发光抗滑路面替代纤维碎石封层、稀浆封层、微表处等 预防性养护方案。对路面进行预防性养护的同时，也提高了路面的安全性能；
[0023] (6)本发明所采用的原材料均为无色或浅色透明液体，保证了自发光抗滑路面的 发光效果；
[0024] (7)本发明在常温下施工，无需加热，减少了有害物质的挥发，也节约了能源。采用 固化活性剂，改性了固化剂，使固化温度大幅降低，可在室温下施工。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的路面结构示意图。
[0026] 图中：1_发光碎石层，2-抗滑黏结层，3-路面表层。
【具体实施方式】
[0027] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例和说明书附图进一步阐明本发明的内 容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0028] 实施例1 :
[0029] 如附图所示，路面表层3上涂有抗滑黏结层2,抗滑黏结层2上撒播发光碎石层1。 自发光抗滑路面的制备方法，它包括如下步骤：
[0030] 1)抗滑黏结剂的制备
[0031] 抗滑黏结剂由A组分、B组分与精制石英砂混合而成，A组分、B组分、精制石英砂的 重量比为（1. 5~2) :1 :2。精制石英砂是石英石破碎后的产物，粒径大小为0. 5~I. 0mm， 呈乳白、半透明状，硬度为7。作为黏结剂的抗滑填料，不影响发光碎石的发光效果，并为黏 结层提供抗滑和耐磨功能。
[0032] ①按照重量份数：E12 (634)环氧树脂35份，聚醚二元醇（PPG220) 20份，甲苯 二异氰酸酯20份，液体聚硫橡胶10份，E-10P缩水甘油酯15份。首先，将聚醚二元醇 (PPG220)、甲苯二异氰酸酯混合搅拌5分钟，然后和液体聚硫橡胶、E-10P缩水甘油酯依次 加入E12 (634)环氧树脂中，加热至恒温60°C，均匀搅拌7分钟，反应50分钟，得到组分A。
[0033] 环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述的双酚A型环氧树脂国产型号为E12 (634)或 6101，它可在常温常压下固化，体积收缩小，黏结性强。它具有很高的透明度，非常利于发光 碎石的透光，并具有非常好的防水效果。多元醇为聚醚二元醇，型号为PPG220 ;所述的多异 氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，二者反应生成聚氨基甲酸酯，其有较高的强度和弹性，优异的耐 磨性。聚氨基甲酸酯与环氧树脂形成互穿网络聚合物，改善了环氧树脂易脆的缺点，增加黏 结剂的粘度和韧性。
[0034] 增韧剂为液体橡胶增韧剂，