反光突起路标的选择.doc

反 光 突 起 路 标 的 选 择韩 民（河南省郑州西南绕城高速公路建设有限公司 郑州 450121）摘 要 通过对反光突起路标失效方式及其成因的分析，结合高速公路工程实际，对反光突起路标的选择提出建议。关键词 反光突起路标 失效 抗冲击强度 反光突起路标又称作反光道钉，它是固定于路面上起标线作用的突起标块。它与标线一起，共同起到标识道路线形轮廓的作用。特别是当路面有积水的情况下可代替标线标识线形轮廓。近年来，随着公路建设的飞速发展以及对道路交通安全的日益重视，道钉的使用越来越普遍。本文以道钉失效方式及其成因为出发点，讨论如何选择反光道钉。1 反光道钉的失效方式及其成因1.1 道钉体失效的方式及其成因 造成道钉体破损主要是因为道钉体使用的材料强度不够造成。道钉在实际使用过程当中，会受到静压载荷和冲击载荷。静压载荷主要是由车辆静止时轮胎压在道钉上形成的；冲击载荷主要是车辆行驶过程中轮胎碾过道钉时产生的。提高道钉体的抗静压强度主要通过提高道钉体材料强度来实现。目前国内市场上销售的Al类道钉从材质上分为金属材质道钉（如铝制道钉体的道钉）、工程塑料材质道钉（如聚碳酸酯、聚丙稀酸等材质的工程塑料道钉）和混合材质道钉（如工程塑料材质外壳+石英砂填充物的道钉）。其中金属材质的道钉抗压强度最高，工程塑料材质和混合材质的道钉次之。提高道钉体的抗冲击强度也可以通过提高道钉体材料的强度来实现。从材料方面，金属材质的抗冲击强度最高，其次是工程塑料材质，而混合材质的抗冲击强度最低（因不同材质的变形系数不一样）。道钉体与地胶/路面脱离底失效的原因是车轮碾过道钉时产生的平行于路面的横向剪切力大于道钉与路面的结合力。因此，针对不同路面而选用不同类型的底胶尤为重要，对于沥青路面，沥青胶的粘结效果最好，对于水泥路面，环氧树脂胶的粘结效果最好。此外，还可通过优化道钉外形达到减小作用于道钉横向剪切力或加强道钉与路面结合强度的效果。如带脚的道钉（安装时道钉的脚垂直插入地面）可提高道钉与路面的结合强度；减小道钉反光面与道钉底面（即道钉反光面与路面）的夹角，可减小道钉体承受的横向剪切力。由道钉体受力分析可以看出，这个角度越小，道钉体承受的横向剪切力越小，竖直方向的压力越大。1.2 道钉反光片的失效方式及其成因道钉反光片又称道钉片。道钉片的破损失效大多是由于车辆碾过道钉时，轮胎中夹带的异物（如小石子等）致使反光片局部或整体破裂。Al类道钉的反光片大多为全反射原理制作的棱镜式反光片，这类反光片的特点是逆反射效率高，如果反光片的密封结构被破坏，一旦水、灰尘渗入其中，其反光效率急速下降，造成反光片不反光。避免反光片破损失效可从提高道钉钉片的材料强度和改进道钉钉片的结构来实现。目前由于材料技术的限制，还不能找到大幅度提高道钉强度的有效解决方案。而改进道钉钉片的结构，是将原先一个整体的道钉片结构分割为彼此隔离的若干反射单元的结构，这样在道钉片局部破损后，只有局部反光效果受到影响，而其他反射单元仍可正常工作，使道钉的整体亮度不至于下降很多，从而减少道钉片局部破损而造成的失效。道钉片与道钉体分离失效大多是由于道钉片与道钉体结合不牢固，经车辆多次碾压后，在交变应力的作用下结合部位开裂所造成的。提高道钉片与道钉体之间的牢固程度可有效避免此类失效。反光片反光亮度衰减而造成的失效其成因较多，主要有两种，即反光片材料耐候性不佳和反光片外表面磨损。如果材料的耐候性能不好，在使用一段时间后使梭镜式反光片变形，四面体中四个面所形成的夹角发生变化，就会造成反射效率下降甚至不反射。提高道钉片材料的耐候性可有效避免因此而造成的失效。反光片表面磨损造成的反光亮度下降是由于车辆轮胎与道钉反光片之间的摩擦，使原本光滑的反光片表面变得粗糙，从而造成反光片反射效率降低。增加反光片表面的抗磨强度是解决此类失效方式的有效办法。2 郑州西南绕城高速公路对反光道钉的选择郑州西南绕城高速公路在选择反光道钉时是从以下几个方面考虑的。（1） 产品的各项技术性能突出，抗失效性强，反光效果好。（2） 施工组织简单，施工期短。（3） 对路面及安全行车的影响小。（4） 方便日后的养护更换。（5） 产品技术成熟，有成功应用案例（6） 产品价格适中，性价比高。 出于对保证交通安全的考虑，要求道钉的最低反光性能指标须高于部颁标准的要求。在反光道钉外形和施工要求方面，有脚道钉虽然可提高道钉与路面的结合强度，但考虑到其安装时须在成形的路面上打孔安装，对路面有负面影响，施工周期较长，而道钉安装是整个高速公路的收尾工程，其工期较长有可能影响整个工程按期完工；道钉体与道钉脚一旦分离后道钉脚有可能凸出于路面，对行驶车辆的轮胎造成二次损伤（凸出于路面的道钉脚划伤轮胎），增加轮胎爆胎的几率，影响车辆的安全行驶；另外有脚的道钉安装后在不破坏路面的前提下很难将道钉取出，不方便日后的养护更换等原因，我们选用了可直接粘贴于路面的无脚外形的道钉。在反光道钉材质方面，考虑到道钉片材料变形会降低道钉片的反光性能，我们采用了变形系数小、耐候性好的聚碳酸酯材料制作的反光片。关于道钉体的材料，出于对降低道钉体失效方面的考虑，我们曾考虑使用金属材质的道钉体，后考虑到金属材质道钉体单价较高，且金属材质道钉体的使用寿命要远大于工程塑料材质道钉的使用寿命，而道钉体与道钉片两者之中有一个失效，道钉即需更换，使用金属材质的道钉体并不能延长道钉的整体有效使用寿命，因此道钉体选用了与道钉片相同聚碳酸酯材质的道钉体。由于道钉的安装位置（如直线路段、弯道和上下行匝道等）、道路上行驶的车型比率以及驾驶员的驾驶习惯等众多不确定因素会影响到道钉的使用寿命，因此道钉不可能像反光膜一样对产品提供明确的有效使用寿命担保。根据国外相关经验，一般认为1年后不高于5%，2年后不高于8%10%的脱落率是可接受的。因此，我们在选择道钉产品时对其在国内的使用情况进行了了解，选择有成功使用范例的产品。此外，根据对道钉失效原因的分析，对道钉提出了道钉体须使用单一材质制作，材料的抗压强度和抗冲击性能好；道钉的形状要能满足与路面的结合强度或有效降低车辆碾压时作用与道钉的横向剪切力：道钉片须有耐磨涂层：道钉片的反光结构能有效防止道钉片局部破损对反光片整体反光亮度的影响等要求。基于对满足以上要求产品的综合评估，在工程项目中选用了3M中国有限公司生产的290系列反光道钉。3M公司在逆反射技术领域享有盛誉，其290系列反光道钉具有很高的反光性能。在抗失效性方面，290系列反光道钉的道钉体和道钉片都是采用聚碳酸酯材料制作的，道钉反光面与底面夹角是同类道钉中最小的，可有效降低轮胎碾过时作用于道钉的横向剪切力；反光片表面涂有耐磨涂层，且反光片分隔成若干彼此隔离的反光单元，大大降低了因道钉片磨损和局部破损