道路用透光混凝土膠結(jié)料優(yōu)選與性能研究

宋 志

（山東高速股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

引言

光伏技術(shù)的日益完善拓寬了道路工程領(lǐng)域清潔能源供給的新途徑，但目前研究與實(shí)踐表明，光電路面仍存在光-電效率低、路用性能差等問題，該技術(shù)的研究與應(yīng)用尚處于探索階段[1]。

1 透光混凝土膠結(jié)料調(diào)查與評(píng)價(jià)

1.1 膠結(jié)料技術(shù)要求

光電路面作用原理為太陽光通過路表透光層傳導(dǎo)至路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的俘能模塊中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換后通過匹配電路進(jìn)行電能的收集與利用，可見路表透光層性能是影響其光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素。膠結(jié)料是透光混凝土制備的重要成分，兼顧路用性能與透光效率。

透光混凝土膠結(jié)料需滿足的技術(shù)要求：（1）滿足基本路用要求，具備良好的承載、抗磨以及耐候?qū)傩?。?）具備良好透光性能，且抗光照老化性能良好，透光率穩(wěn)定。（3）與透光性集料黏結(jié)性良好，且可加工性強(qiáng)，滿足試驗(yàn)需求。

1.2 膠結(jié)料調(diào)查與評(píng)價(jià)

考慮樹脂材料固化后呈現(xiàn)高透光性，故確定樹脂類材料作為透光混凝土膠結(jié)料制備原材，梳理總結(jié)其常見種類及相關(guān)屬性特點(diǎn)[2-3]，見表1?？芍骖櫢黝愅该鳂渲瑢傩蕴攸c(diǎn)和透光混凝土膠結(jié)料技術(shù)要求，選取雙組份聚氨酯樹脂與AB型環(huán)氧樹脂作為透光混凝土膠結(jié)料，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表2、表3。

表1 透明樹脂類原材相關(guān)屬性

表2 AB型環(huán)氧樹脂技術(shù)參數(shù)

表3 雙組份聚氨酯技術(shù)參數(shù)

2 透光混凝土膠結(jié)料優(yōu)選與性能研究

2.1 試件制備

兩種膠結(jié)料試件宜為相同制備條件，以AB型環(huán)氧樹脂為例，制備流程為：（1）取10 g至專用器皿中，按摻配比例將兩組份混合；（2）均勻、緩慢攪拌至混合物完全透明時(shí)停止；（3）在25 ℃環(huán)境中靜置24 h至完全固化，完成制備。

2.2 功效性能測(cè)試

2.2.1 測(cè)試方法

透光混凝土膠結(jié)料功效性具體表征為在抵抗陽光照射條件下的透光水平，采用WGT-S透光率霧度儀通過耐黃變測(cè)試表征試件透光率。采用LX-HB-151數(shù)顯式耐黃變?cè)囼?yàn)箱為試驗(yàn)儀器，內(nèi)置碘鎢燈為照射光源（300 W，220 V），設(shè)置試驗(yàn)溫度為路表最大溫度70 ℃以模擬最不利條件下的實(shí)際道路環(huán)境。為保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性，每種試件分別制備3組進(jìn)行14 d測(cè)試，取平均值作為測(cè)試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)。

2.2.2 結(jié)果分析

透光混凝土膠結(jié)料試件功效性能測(cè)試結(jié)果見圖1?？芍?，兩種膠結(jié)料試件均發(fā)生了不同程度的透光率衰減，且隨著照射時(shí)間的增長，兩種試件透光率差異逐漸增大。（1）聚氨酯膠結(jié)料試件透光率衰減為27.4%，且呈現(xiàn)前7 d較大幅度衰減而后逐漸放緩的趨勢(shì)，表明其功效受照射時(shí)間影響程度較大。（2）環(huán)氧樹脂膠結(jié)料試件透光率衰減僅為10.6%，且并未發(fā)現(xiàn)前后過程中衰減規(guī)律的差異性，表明其性能相對(duì)穩(wěn)定，具備良好的耐黃變特性，初步可認(rèn)為AB型環(huán)氧樹脂更適合作為道路用透光混凝土膠結(jié)料制備基材。

圖1 透光混凝土膠結(jié)料試件功效性能測(cè)試

2.3 耐久性能測(cè)試

以質(zhì)量損失率和體積收縮率為表征指標(biāo)，從耐久性能角度對(duì)兩種膠結(jié)料進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試，據(jù)此確定道路用透光混凝土膠結(jié)料最佳制備基材。

2.3.1 測(cè)試方法

透光混凝土膠結(jié)料試件質(zhì)量損失率表征經(jīng)持續(xù)照射后試件質(zhì)量損失程度，用百分?jǐn)?shù)表示，測(cè)試儀器選用精度為0.01 g計(jì)量設(shè)備；體積收縮率表征試件持續(xù)照射前后試件表觀體積的變化程度，用百分?jǐn)?shù)表示，采用排水法進(jìn)行測(cè)試。

2.3.2 結(jié)果分析

分析圖2可知，兩種試件均發(fā)生了不同程度的質(zhì)量損失和體積收縮。（1）聚氨酯膠結(jié)料試件變化較為明顯，質(zhì)量損失率為19.6%、體積收縮率為31.7%，表明其耐久性能受照射影響程度較大，且試件固化后試件質(zhì)量為9.12 g，說明固化過程中已出現(xiàn)了物質(zhì)揮發(fā)。（2）環(huán)氧樹脂膠結(jié)料試件制備后物質(zhì)揮發(fā)可基本忽略，且質(zhì)量損失率僅為3.6%、體積收縮率僅為1.7%，表明其性能穩(wěn)定，具備良好的耐久特性。

圖2 透光混凝土膠結(jié)料試件耐久性能測(cè)試

綜合測(cè)試結(jié)果可知，基于AB型環(huán)氧樹脂制備的膠結(jié)料具備良好的功效特性及耐久特性，符合道路環(huán)境應(yīng)用技術(shù)要求，為道路用透光混凝土膠結(jié)料最佳制備基材。

3 結(jié)語

基于AB型環(huán)氧樹脂制備的透光混凝土膠結(jié)料試件透光率衰減僅為10.6%，功效相對(duì)穩(wěn)定，具備良好的耐黃變特性；經(jīng)14 d持續(xù)光照后質(zhì)量損失率僅為3.6%、體積收縮率僅為1.7%，具備良好的耐久特性，更適合作為道路用透光混凝土膠結(jié)料制備基材，為光電路面技術(shù)相關(guān)研究提供科學(xué)依據(jù)。