無機(jī)熒光材料在混凝土路面中的應(yīng)用前景

彭 奧 黃文杰 徐 雯 譚淑珍

前言

無機(jī)熒光材料的代表為稀土離子發(fā)光及稀土熒光材料，其具有吸收能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)換率高等優(yōu)點(diǎn)。而作為代表的長余輝發(fā)光材料則常運(yùn)用于生活中。長余輝發(fā)光材料簡稱長余輝材料，其本質(zhì)上是一種光致發(fā)光材料。而發(fā)光混凝土是一種由長余輝材料和傳統(tǒng)混凝土材料結(jié)合形成的新型建筑材料，發(fā)光混凝土不僅具有基體混凝土的強(qiáng)度特性，同時具有長余輝發(fā)光材料的發(fā)光性能。因此發(fā)光混凝土?xí)趯淼墓こ讨芯哂懈嗟膶?shí)用性。

長余輝發(fā)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(fā)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(huán)境中發(fā)出可辨的光源，實(shí)現(xiàn)良好的低度應(yīng)急照明以及交通指示標(biāo)識和建筑美化，是一種“綠色”光源材料。長余輝發(fā)光材料的發(fā)光亮度高、發(fā)光持續(xù)時間久、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、安全環(huán)?？蓱?yīng)用于建筑、交通、安全應(yīng)急等領(lǐng)域。

1 長余輝材料與混凝土材料結(jié)合的可行性

傳統(tǒng)建筑材料多采用混凝土材料作為建筑材料主體。傳統(tǒng)混凝土材料通常以碎石為粗骨料骨架，配合以細(xì)骨料、水泥、水結(jié)合而成，具有凝結(jié)硬化前和易性好，與鋼筋具有良好的粘接力，抗壓性能優(yōu)秀以及耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。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(fā)光石，特別是長余輝發(fā)光石正好彌補(bǔ)了這個缺點(diǎn)。發(fā)光碎石同樣具備其他無機(jī)熒光材料安全環(huán)保，致發(fā)光性的優(yōu)點(diǎn)。且在與傳統(tǒng)混凝土結(jié)合過程中，以發(fā)光石作為基體混凝土的粗骨料，通過水泥等膠凝材料結(jié)合得相對牢固。因此制備出的發(fā)光混凝土依舊具有抗壓強(qiáng)度好的優(yōu)點(diǎn)。

2 發(fā)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(yīng)用已經(jīng)十分普遍。但發(fā)光混凝土磚的應(yīng)用還處在初始階段。

發(fā)光混凝土磚的制作分為兩步。首先應(yīng)鋪設(shè)一層普通混凝土基底。而上層需采用發(fā)光石作為混凝土的粗骨料，仿照露骨混凝土的做法，將發(fā)光石粗骨料裸露出來以達(dá)到吸收太陽光并在夜間發(fā)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(xiàn)發(fā)光石本身的發(fā)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(fā)光露骨混凝土在白天于夜間的發(fā)光效果對比。

圖1 長余輝材料制成的發(fā)光露骨混凝土磚

另一種發(fā)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(fā)光石骨料徹底打磨平整。此方法制備的發(fā)光混凝土磚面層光滑，可用于室內(nèi)地面鋪設(shè)以及景觀工程中。

3 發(fā)光混凝土磚在道路交通工程中的應(yīng)用

由于發(fā)光混凝土同時具備了普通混凝土的抗壓性能以及無機(jī)熒光材料的發(fā)光性能。因此在交通道路安全中，發(fā)光混凝土能在夜間行車過程中為司機(jī)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(fā)光混凝土能極好地為司機(jī)提示路段走向，彎道情況，正確車道等重要信息?？珊艽蟪潭壬辖档徒煌ò踩鹿实陌l(fā)生概率。

發(fā)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(nèi)持續(xù)發(fā)光，且發(fā)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(fā)光混凝土磚能較好地發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)光路面中基體混凝土具有優(yōu)良的力學(xué)性能，但是由于水泥，沙石不透明導(dǎo)致發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度降低。

（2）發(fā)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(yīng)用過程中是否脫落或者強(qiáng)度受影響仍需要研究。

（3）發(fā)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(jié)合是否發(fā)生骨料反應(yīng)，是否長期結(jié)合后影響混凝土強(qiáng)度也未被研究。

雖然發(fā)光混凝土目前的應(yīng)用還不算廣泛，但基于其鮮明的材料特性，以及如今節(jié)能環(huán)保的大形勢，其發(fā)展空間十分巨大?？梢灶A(yù)期，在不久的將來發(fā)光混凝土將在道路交通，屋面裝飾以及景觀工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在對長余輝發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)制以及長余輝材料發(fā)光理論研究趨于完善以后，發(fā)光混凝土也將更好的服務(wù)于生產(chǎn)生活當(dāng)中。