彩色瀝青混合料性能室內(nèi)研究

吳志勇 萬(wàn)成 陳超

彩色瀝青混凝土路面作為一種新型道路面層結(jié)構(gòu)，具有美化城市、改善道路環(huán)境、強(qiáng)化交通警示和疏導(dǎo)交通流量等重要功能，廣泛應(yīng)用于景區(qū)公路、城市道路或廣場(chǎng)上等場(chǎng)所，被全球工程界視為“新型綠色建材”。彩色瀝青混凝土作為一種新型混合料，其材料組成設(shè)計(jì)和路用性能仍有待完善和提高。為此，本文中筆者通過(guò)對(duì)不同材料組成獲得的彩色瀝青混合料各項(xiàng)性能比較，論述了其優(yōu)劣，以期為彩色瀝青混合料的生產(chǎn)應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 彩色瀝青混合料的生產(chǎn)

彩色瀝青混凝土路面是指脫色瀝青或人工調(diào)配的淺色膠結(jié)料與各種顏色的色料、彩色集料和添加劑等材料在特定的溫度條件下拌和而成的各種彩色瀝青混合料，再經(jīng)過(guò)攤鋪、碾壓而成的具有一定強(qiáng)度和使用性能的非黑色瀝青混凝土路面。目前彩色瀝青混合料生產(chǎn)有四種處理方法:1)瀝青結(jié)合料著色。2)彩色集料著色。3)彩色瀝青結(jié)合料。4)無(wú)色瀝青結(jié)合料。

2 彩色瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

為了研究不同材料組成的彩色瀝青混合料的各項(xiàng)性能，采用了明色瀝青結(jié)合料與兩種不同粒徑的彩色陶瓷顆粒及兩種不同色粉進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)。

2.1 原材料的選擇

1)瀝青為廣州路翔公司生產(chǎn)的明色瀝青，其各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1。

表1 無(wú)色瀝青的技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

2)取兩種色粉(分別取名為色粉 1、色粉 2)進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 色粉的技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

3)石料為深圳芙蓉石場(chǎng)的輝綠巖:10mm～15mm碎石、5mm～10mm碎石、3mm～5mm碎石，0mm～3mm石屑，陶瓷為山東淄博博山亞美陶瓷廠生產(chǎn)。其各種材料的篩分結(jié)果見(jiàn)表 3。

表3 集料的篩分結(jié)果

2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

為了獲取良好路用性能的瀝青混合料，采用了在加陶瓷顆粒及色粉情況下各項(xiàng)性能優(yōu)良的級(jí)配 1和級(jí)配 2，其篩孔通過(guò)率見(jiàn)表 4。經(jīng)調(diào)研國(guó)外彩色瀝青混合料彩色陶瓷顆粒摻量，絕大部分的資料表明陶瓷顆粒的摻量為同級(jí)集料的 30%，在本試驗(yàn)中采用了與之相同的摻量方式。

表4 AC-13C瀝青混合料礦料級(jí)配組成

2.3 材料組合及用油量的確定

為了獲得抗污染性能好，保色性能優(yōu)，并且瀝青混合料常規(guī)路用性能良好的瀝青混合料，對(duì)兩種不同粒徑的陶瓷顆粒和兩種不同的色粉進(jìn)行組合，制作瀝青混合料馬歇爾試件，確定不同組合下的最佳瀝青用量，試件結(jié)果見(jiàn)表 5。

表5 材料組合及最佳瀝青用量表

從馬歇爾試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，上述組合初步確定最佳瀝青用量相差不大。從用油量的變化趨勢(shì)來(lái)看，摻加粒徑為 5mm～10mm陶瓷顆粒比3mm～5mm陶瓷顆粒用油量小，級(jí)配 2的用油量比級(jí)配 1的用油量小，而所選用的兩種色粉對(duì)用油量的影響不大。

3 路用性能評(píng)價(jià)

3.1 類指干法

在使用彩色瀝青混合料鋪筑道路時(shí)，其視覺(jué)和景觀效果是重點(diǎn)考慮的對(duì)象之一。為避免彩色瀝青路面被汽車輪胎上的臟物和雜物污染而影響景觀效果，施工選用明色瀝青同時(shí)應(yīng)滿足以下要求:即開(kāi)放交通后路面具備良好的干爽程度，且不吸附輪胎上的污染物。評(píng)價(jià)時(shí)可借鑒指干法試驗(yàn)判斷試件的表面干爽程度。取兩張表面光潔的面巾紙夾在兩個(gè)馬歇爾試件之間，將同樣方法制作的四組試件放入(45±1)℃恒溫箱，3 h后取出試件，將面巾紙從試件上揭開(kāi)，觀察試件表面是否有紙屑?xì)埩?。將表面無(wú)紙屑?xì)埩粼嚰x用的明色瀝青判定為優(yōu)良的表面干爽程度，將表面有2處以下紙屑?xì)埩粼嚰x用的明色瀝青判定為合格的表面干爽程度，將表面有 3處以上紙屑?xì)埩粼嚰x用的明色瀝青判定為不合格的表面干爽程度。

表6 各組合類指干法試驗(yàn)結(jié)果

表6為各組合進(jìn)行類指干法試驗(yàn)的結(jié)果。從試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，色粉，級(jí)配，陶瓷粒徑的大小對(duì)瀝青混合料的抗污效果都有影響，但其中影響最大的是色粉種類。采用色粉 1的瀝青混合料都合格，而采用色粉 2的瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果大部分不合格，并且摻加大粒徑的陶瓷顆?；蛘卟捎幂^粗的級(jí)配，其抗污效果更好。

3.2 彩色瀝青混合料的水穩(wěn)性

根據(jù)各組合各自的最佳瀝青用量(油石比)制備馬歇爾試件，進(jìn)行了瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，對(duì)其水穩(wěn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用色粉 1的水穩(wěn)性要強(qiáng)于色粉2，級(jí)配 1和級(jí)配 2在水穩(wěn)性方面差別不大，而摻加大顆粒的陶瓷略微降低了彩色瀝青混合料的水穩(wěn)性。但除了組合 8外，其余組合的殘留穩(wěn)定度和殘留強(qiáng)度都滿足規(guī)范的要求。

3.3 彩色瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性

根據(jù)各組合各自的最佳瀝青用量(油石比)成型車轍試模，然后進(jìn)行車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 7。

表7 各組合的車轍試驗(yàn)結(jié)果

從車轍試驗(yàn)的結(jié)果可知，所有組合的動(dòng)穩(wěn)定度 DS都大于5 000次/mm，滿足改性瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度不小于 2 800次/mm的要求。從整個(gè)的動(dòng)穩(wěn)定度數(shù)據(jù)來(lái)看，級(jí)配 2的動(dòng)穩(wěn)定度要比級(jí)配 1的動(dòng)穩(wěn)定度好。動(dòng)穩(wěn)定度由大到小的排序?yàn)榻M合 6＞組合5＞組合 7＞組合 8＞組合1＞組合2＞組合 4＞組合 3。

4 結(jié)語(yǔ)

1)從試驗(yàn)結(jié)果可知，組合 6即采用使用級(jí)配 2摻加色粉 1和5mm～10mm的陶瓷顆粒的瀝青混合料，瀝青用量為4.7%時(shí)，其抗污性能，抗水損害以及抗車轍的性能效果最好。

2)色粉對(duì)彩色瀝青混合料抗污性能的影響最大，在瀝青膠結(jié)料相同的情況下，級(jí)配仍然是抗高溫性能的決定因素。

3)采用大粒徑的陶瓷顆粒在保持彩色瀝青混合料的顏色上優(yōu)于小粒徑的陶瓷顆粒。

[1] 張 平，熊小軍.彩色瀝青混凝土路面鋪筑關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油瀝青，2008，22(4):69-71.

[2] 趙冬青.彩色瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)[J].東北公路，2000，22(2):24-25.

[3] 沈金安.瀝青與瀝青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社，2000.

[4] 郭瑞軍.瀝青混凝土路面施工質(zhì)量控制與檢測(cè)[J].山西建筑，2010，36(8):293-294.