道路施工中的環境友好型材料性能優勢研究

中圖分類號：TQ17 文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）10-0117-04

Research on the performance advantages of environmentally friendly materials in road construction

TANG Longxing （Zhenba County Rural Highway Development Center，Hanzhong 723Ooo，Shaanxi China）

Abstract：The use of environmentally friendly materials in road construction has becomea hot topic of curent research.Inthis paper，theperformanceof environmentally friendly materials is studied to explore itsapplication potential in road construction.Inthispaper，thedefinitionof environmentallyfriendly materials is defined，including renewable materials，degradable materials，recycled materials，etc.The performance of colored anti-skid pavement materials is studied through experiments，and its positive efectonroadconstruction is analyzed.The results show thatthe material has high strengthanddurability，which issuitable fordiferent environmental conditions inroad construction，andthe waste generated during usecanbe recycledand reused to efectively reducethe negative impact on theenvironment.However，there arestillvarious challenges inthecurrent research in this field，including material performance improvement，production cost reduction，standardization establishment，etc.Through the studyofitsperformance，this paper provides theoretical basisand experimental supportfor itsapplication inroad construction，and provides reference for future research.

Key words ：colored anti-skid pavement;environmentally friendly;interpenetrating polymer networks;anti-skid aggregate

所謂環境友好型彩色防滑路面材料是指在道路建設中使用的一種特殊材料，具有環境友好、防滑、彩色等特點，其采用的是可再生資源和環保材料，有效減少對自然資源的消耗，符合當今社會對環境保護的要求。同時，該材料在表面利用防滑處理，進一步提高行車和行人的安全性，降低了交通事故的發生率。且彩色設計使得道路更加美觀，為城市增添了一抹亮麗的色彩。然而，在實際使用中，環境友好型彩色防滑路面材料存在各種問題亟待解決，其使用壽命相對較短，需要經常進行維護，增加了城市管理的成本。由于彩色路面材料的特殊性，其制備工藝相對復雜，需要選擇合適的添加劑和工藝參數，以確保材料的性能。該材料的耐磨性和耐候性也需要進一步提高，以應對各種惡劣氣候。因此，本研究旨在探索環境友好型彩色防滑路面材料的性能，并尋找解決上述問題的方法。本文將從材料的制備工藝、性能測試以及應用效果等方面進行研究，以期為道路建設提供一種更加環保、安全、美觀的選擇1]。

1試驗部分

1.1 試驗材料

環氧樹脂（EP，CYD-128）活性稀釋劑、鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）和固化促進劑（DMP-30）（江蘇三木化工股份有限公司）；水下快速固化劑（沙化工研究院），流平劑和消泡劑（德謙企業股份有限公司）；氣相白炭黑（沈陽化工集團有限公司）；二氧化鈦（金紅石型）（米倫尼烏姆化學公司）；石英粉（200自以上）（海城東潤滑石粉廠）;引入彩色防滑骨料來增加產品多樣性，這些骨料包括3種粒徑為 0.5～4.0mm 的彩色陶瓷（產自山東）著色鋁礬土（產自山西）和著色石英玻璃（產自廣東）。

1.2 試驗儀器

試驗儀器：拉伸試驗機、壓縮試驗機、彎曲試驗 機、洛氏硬度計、剪切試驗機、粘結試驗機、紫外線老 化試驗箱、濕熱老化試驗箱等、揮發性有機物（VOC） 檢測儀、重金屬含量測試儀等。

1.3 試驗方法

1.3.1 雙組分集料制備工藝

聚氨酯預聚體（PU）是一種重要的高分子化合物，具有廣泛的應用領域，通過聚醋酸酯的反應合成而來，其合成過程可以分為三個基本步驟。多元醇是聚氨酯預聚體合成中不可或缺的原料，常見多元醇包括丁二醇、甘油、聚醚多元醇、蓖麻油等在反應過程中，聚醋酸酯與多元醇發生酯交換反應，生成醇酯化的產物。工作人員將適量比例蓖麻油和DOP放置在三口燒瓶中，使用專業工具進行勻速攪拌，等到實驗室溫度達到 60^°C 時要進行降溫處理，將溫度下降到 25^°C ，并進行持續攪拌操作，直到其溫度提高到75^qC ，再靜止 2h ，保證其能進行充分的化學反應，然后將其下降到 25^°C 出料2。聚氨酯預聚體具有很多優良的性能，例如耐磨損、耐油脂、耐溶劑、耐高溫等。因此，在許多領域得到廣泛應用，如汽車制造、建筑材料、涂料、膠粘劑等。此外，聚氨酯預聚體還可以通過添加不同的功能性單體或添加劑，來實現特殊的性能，如阻燃、抗UV等（如表1所示）。

表1雙組分基料基本配方Tab.1 Basic formula of two-componentbase material

雙組分基料制備工藝是一種常用的材料制備方法，可通過將聚氨酯預聚體（PU）和環氧樹脂（EP）投入到反應器中，并加入活性稀釋劑、填料、納米無機阻燃劑等來制備。除了聚氨酯預聚體和環氧樹脂外，還需要活性稀釋劑、填料、納米無機阻燃劑，以及一個反應器和攪拌設備。接下來，將聚氨酯預聚體和環氧樹脂按照一定比例投人到反應器中，該比例根據實際需求和材料性質進行調整，在投料過程中要注意避免材料的濺出和浪費。然后，在投料的同時逐漸加人活性稀釋劑，活性稀釋劑的添加可調節材料的黏度和流動性，以便更好地進行后續操作。在添加活性稀釋劑時，需要逐漸加入并充分攪拌，以確保其均勻分散在材料中。接下來，根據需要逐步加人填料，改變材料的性能，如增加強度、改善耐磨性等，同樣要充分攪拌，確保其均勻分散在材料中。根據需要加人納米無機阻燃劑。納米無機阻燃劑的添加可以提高材料的阻燃性能，從而增強材料的安全性。完成以上步驟后，可以繼續進行后續的加工和使用，高速分散1～2h，保證其混溶的平均線，并采用研磨機進行加工，直到其細度達到預期標準[3]。

1.3.2 彩色防滑路面試件制備

彩色防滑路面是一種在道路、人行道和其他公共場所使用的特殊材料，它具有防滑性能和豐富的顏色選擇。在試驗開始前，工作人員要準備彩色防滑路面試件的原材料，通常彩色防滑路面由水泥、石英砂、顏料、增強劑等組成。其中水泥是主要的結合材料，石英砂用于增加路面的硬度和耐磨性，顏料則決定路面的顏色，增強劑可提高路面的抗裂性能。接下來，按照適量比例將原材料混合在一起，其中控制基料用量為 1.8～2.5kg/m² ，基料涂層濕膜厚度 1.5～3.5mm 并在基料涂層上放置 0.5～4mm 彩色防滑骨料，保證其能完全覆蓋在基料涂層表面。在攪拌機中加入適量的水泥，并開始攪拌，逐漸加入石英砂，繼續攪拌。在混合的過程中，要不斷調整水泥和石英砂的比例，以確保混合物的稠度和均勻性。待混合物達到一定的稠度后，我們再加入顏料和增強劑，繼續攪拌4。在混合完成后，要將混合物倒入模具中，模具的形狀可根據實際需要進行制作，通常選擇長方形或正方形的模具，以便于進行試驗。在倒人混合物之前，要在模具底部涂抹一層防粘劑，以便于將試件取出。倒入混合物后，要用專業的工具將其壓實，確保試件的密實度和均勻性。待試件完全凝固后，將其取出模具，對試件進行各種試驗，包括抗滑試驗、抗壓試驗、抗裂試驗等，以評估其性能和質量（如圖1所示）。

圖1彩色防滑路面斷面構造示意圖 Fig.1 Schematic diagram of cross-section structure ofcoloredanti-skid pavement

2 性能測試

2.1 物化性能測試

物化性能測試共設定以下8項關鍵指標：涂膜外觀、耐水性、耐堿性、涂層低溫抗裂性、人工加速耐候性、基料在容器中的狀態、凝膠時間、基料附著性、不粘胎干燥時間和骨料粒徑等理化性能指標，參照JT/T712—2008《路面防滑涂料》進行。

2.2 抗滑性能

抗滑性能測試主要包括摩擦系數、抗滑阻力（SlipResistance）斜坡測試（RampTest）沖擊滑動測試（PendulumTest）、微觀表面粗糙度（MicroSurfaceRoughness），按照T/CECS10336—2023《地面防滑性能分級及試驗方法》和GB/T32987—2016《混凝土路面磚抗滑性能試驗方法》進行測試]。

2.3 構造深度

在環境友好型材料構造深度測試中，主要有以下幾個指標需要詳細測量。（1）材料成分和化學性質：分析材料的化學組成，確保沒有有害物質。如根據GB/T35611—2017《綠色產品評價紡織產品》中提到的要求，需要檢測材料中的重金屬含量、甲醛含量和其他有害化學物質；（2）生命周期評價（LCA）：全面評估材料在整個生命周期中的環境影響，包括生產、使用和處置階段，按照GB/T24040—2008《環境管理生命周期評價原則與框架》提供相關的指導；（3）再生和回收利用率：評估材料的再生能力和回收率，這對資源的可持續利用至關重要。行業標準如NY/T658—2015《綠色食品包裝通用準則》中涉及到相關內容[]。

3 結果與分析

3.1 理化性能優勢

通過試驗，得到阻燃彩色路面材料的理化性能，以及隧道抗滑性能，如表2所示。

表2隧道抗滑、阻燃彩色路面材料的理化性能 Tab.2Physical andchemical propertiesof anti-skid and flame-retardantcoloredpavementmaterialsfortunnels

通過分析上述內容，發現該理化性能分析數據滿足行業標準，且該材料在耐煤焦油性和耐汽油性較為優秀。同時，在低溫試驗且主劑和固化劑比例100：60 時，該材料不粘胎干燥時間為 55min ，這意味著該材料具有快速施工、低溫等特征，是典型的快干冷型路面防滑涂料。

3.2 抗滑性能優勢

通過試驗，得到隧道抗滑、阻燃彩色路面試件抗滑值和構造深度，如表3所示。

結合上述研究結果顯示，其抗滑值超過公路設計標準，BPN值在85～93范圍，有利于工作人員進行合理控制，具有優異的抗滑性能。可見，隨著陶瓷骨料粒徑持續增加，進一步提高試件表面紋理構造深度，但試件陶瓷骨料粒徑、構造深度和BPN值差異明顯，很難形成完整的定量線性關系。其主要原因是影響抗滑性的因素趨于多樣化，不僅與骨料粒徑大小有直接關聯，還與骨料顆粒性征有所聯系，需要工作人員加強該方面的研究工作[9]。

表3隧道抗滑、阻燃彩色路面試件抗滑值和構造深度測試結果

Tab.3Testresultsofanti-slidingvalue and structural depth of tunnel anti-sliding andflame-retardantcolorroadtestpieces

3.3抗壓和壓縮剪切性能優勢

通過試驗，得到抗壓和壓縮剪切性能，如表4所示。

表4聚氨酯預聚體（PU）用量對基料抗壓強度的影響

Tab.4Effect of PU dosage on compressive strength ofbasematerial

聚氨酯預聚體（PU）是一種常用的增強材料，可在很多領域中使用，如建筑、汽車制造和電子設備等。研究表明，當聚氨酯預聚體的質量百分數增加時，基料的抗壓強度呈上升趨勢。在占主劑總重 10% 以下時，聚氨酯預聚體的添加量較低，但其在基料中的作用卻非常顯著。在這個范圍內，聚氨酯預聚體的增長速度較快，可以有效提高基料的抗壓強度。這是因為聚氨酯預聚體可以填充基料中的微孔，增加基料的密實性，從而提高了其抗壓能力。然而，當聚氨酯預聚體的質量百分數超過 10% 時，基料的抗壓強度的增長速度就會減慢。這是因為在高添加量下，聚氨酯預聚體之間的相互作用會導致基料的結構變得松散，從而減弱了其抗壓能力。因此，在確定基料中聚氨酯預聚體的添加量時，應將其控制在 10% 左右為宜。除了抗壓強度，聚氨酯預聚體的添加量還對基料的剪切強度起著重要作用。研究發現，隨著聚氨酯預聚體質量百分數的增加，基料的剪切力度也呈現出類似的趨勢。在 10% 以下的添加量范圍內，剪切力度增長較快；而在 10% 以上的添加量范圍內，剪切力度的增長速度則減慢[10-15]

4結語

（1）環境友好型彩色防滑路面材料具有良好的耐久性，經過長時間的使用，該材料仍然能夠保持其顏色和防滑性能。主要原因是因該材料采用特殊的配方和工藝，使其具有優異的耐候性和抗老化性能；（2）在濕滑情況下，該材料的摩擦系數明顯高于傳統的道路材料。這使得駕駛員在雨天或者冰雪天氣下更容易控制車輛，減少交通事故的發生;（3）該材料不含有害物質，對人體和環境沒有任何危害。同時，其生產過程中也減少了能源消耗和廢氣排放，符合可持續發展的理念；（4）經過長時間的日曬雨淋，該材料的顏色依然鮮艷明亮，不會褪色，使得道路更加美觀，提升了城市的整體形象。

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