無機熒光材料在混凝土路面中的應用前景

彭 奧 黃文杰 徐 雯 譚淑珍

前言

無機熒光材料的代表為稀土離子發光及稀土熒光材料，其具有吸收能力強，轉換率高等優點。而作為代表的長余輝發光材料則常運用于生活中。長余輝發光材料簡稱長余輝材料，其本質上是一種光致發光材料。而發光混凝土是一種由長余輝材料和傳統混凝土材料結合形成的新型建筑材料，發光混凝土不僅具有基體混凝土的強度特性，同時具有長余輝發光材料的發光性能。因此發光混凝土會在將來的工程中具有更多的實用性。

長余輝發光材料又稱夜光材料，在白天能吸收太陽光或人工光源的能量，并將光能儲存起來。在晚上又緩慢地把儲存的能量以可見光的形式釋放出來，在光源撤除后仍可長時間發出可見光。它不消耗電能，僅利用儲存的能量即可在較暗的環境中發出可辨的光源，實現良好的低度應急照明以及交通指示標識和建筑美化，是一種“綠色”光源材料。長余輝發光材料的發光亮度高、發光持續時間久、化學性質穩定、安全環保可應用于建筑、交通、安全應急等領域。

1 長余輝材料與混凝土材料結合的可行性

傳統建筑材料多采用混凝土材料作為建筑材料主體。傳統混凝土材料通常以碎石為粗骨料骨架，配合以細骨料、水泥、水結合而成，具有凝結硬化前和易性好，與鋼筋具有良好的粘接力，抗壓性能優秀以及耐久性好等優點。但混凝土建筑表面較為灰暗不具備裝飾照明功能。而以稀土元素激活的堿土鋁酸鹽制備的發光石，特別是長余輝發光石正好彌補了這個缺點。發光碎石同樣具備其他無機熒光材料安全環保，致發光性的優點。且在與傳統混凝土結合過程中，以發光石作為基體混凝土的粗骨料，通過水泥等膠凝材料結合得相對牢固。因此制備出的發光混凝土依舊具有抗壓強度好的優點。

2 發光混凝土磚的制備

混凝土磚在建筑施工過程中必不可少，普通混凝土磚的應用已經十分普遍。但發光混凝土磚的應用還處在初始階段。

發光混凝土磚的制作分為兩步。首先應鋪設一層普通混凝土基底。而上層需采用發光石作為混凝土的粗骨料，仿照露骨混凝土的做法，將發光石粗骨料裸露出來以達到吸收太陽光并在夜間發光的作用。在上層混凝土制作的過程中還涉及表面平整度打磨等工序以保證不會出現發光石本身的發光性能被水泥等膠凝材料遮蓋等問題。圖1為以長余輝材料制備的發光露骨混凝土在白天于夜間的發光效果對比。

圖1 長余輝材料制成的發光露骨混凝土磚

另一種發光混凝土磚的制備方式則仿照水磨石地面的做法，將表層發光石骨料徹底打磨平整。此方法制備的發光混凝土磚面層光滑，可用于室內地面鋪設以及景觀工程中。

3 發光混凝土磚在道路交通工程中的應用

由于發光混凝土同時具備了普通混凝土的抗壓性能以及無機熒光材料的發光性能。因此在交通道路安全中，發光混凝土能在夜間行車過程中為司機提供良好的行車視野。特別在某些電力不足，路燈照明不利的路段，發光混凝土能極好地為司機提示路段走向，彎道情況，正確車道等重要信息。可很大程度上降低交通安全事故的發生概率。

發光混凝土磚在白天“充能”后，晚上完全不借助電能，可在較長時間內持續發光，且發光壽命很長，對行車安全意義重大。

與此同時，在某些景觀道路中。發光混凝土磚能較好地發揮其裝飾與美化作用，并提供基本的步行視野亮度。2014年，羅素格地工作室在荷蘭埃因霍溫市率先打造了一條可在夜間發光的自行車景觀道路。后來波蘭一家材料公司效仿并打造了波蘭第一條熒光自行車道路。

4 問題與展望

在發光混凝土磚的制備中，同樣存在以下善待解決的問題

（1）在發光路面中基體混凝土具有優良的力學性能，但是由于水泥，沙石不透明導致發光材料的發光強度降低。

（2）發光混凝土磚在制備的過程中由于分層制備，兩層之間可能不具備較好地粘接性能，應用過程中是否脫落或者強度受影響仍需要研究。

（3）發光混凝土在制備過程中由于在混凝土中加入了長余輝材料，長余輝材料在硅酸鹽材料中長久結合是否發生骨料反應，是否長期結合后影響混凝土強度也未被研究。

雖然發光混凝土目前的應用還不算廣泛，但基于其鮮明的材料特性，以及如今節能環保的大形勢，其發展空間十分巨大。可以預期，在不久的將來發光混凝土將在道路交通，屋面裝飾以及景觀工程等領域得到廣泛應用。在對長余輝發光材料的發光機制以及長余輝材料發光理論研究趨于完善以后，發光混凝土也將更好的服務于生產生活當中。