彩色瀝青在寒區(qū)市政工程中的應(yīng)用

孫明剛，陳彥君，計(jì)偉帥，付新新

(龍建路橋股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090)

0 引 言

截止2017年末，我國公路總里程已達(dá)477.35萬km，其中，高速公路里程已達(dá)13.65萬km，里程數(shù)已躍居世界首位。其中黑色路面(瀝青混凝土路面)與白色路面(水泥混凝土路面)是我國路面的主要形式，隨著科學(xué)家對(duì)新材料的研究發(fā)展，彩色路面打破了傳統(tǒng)路面“非黑即白”的壟斷。我國“十三五”規(guī)劃中對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)提出要更加注重提高交通安全和應(yīng)急保障能力，提升綠色、低碳、集約發(fā)展水平，彩色路面更是與該項(xiàng)規(guī)劃緊密契合，擁有警示誘導(dǎo)交通，保障行車安全；調(diào)節(jié)城市熱島效應(yīng)；改善行車環(huán)境，緩解行車疲勞；明快的道路顏色，展現(xiàn)城市文化，打造現(xiàn)代化特色城市等優(yōu)點(diǎn)。很多國家早在20世紀(jì)就已開展了對(duì)彩色路面的科研工作，如今已有大量的工程實(shí)踐。

較我國南方應(yīng)用彩色瀝青路面較多情況而言，北方由于獨(dú)特的地理位置、環(huán)境特點(diǎn)對(duì)彩色瀝青路面應(yīng)用要求也相對(duì)較多，本文以黑龍江省某市政項(xiàng)目為依托，展開對(duì)寒區(qū)彩色瀝青路面應(yīng)用的相關(guān)研究，總結(jié)施工項(xiàng)目特點(diǎn)，為彩色瀝青路面在寒區(qū)的應(yīng)用總結(jié)寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于黑龍江省東南部，地處高緯度多年凍土區(qū)，冬季平均氣溫-30.9 ℃～-14.7 ℃，極端最低氣溫，漠河曾達(dá)到-52.3 ℃，為全國最低紀(jì)錄，夏季平均氣溫在18 ℃左右，極端最高氣溫達(dá)41.6 ℃。本省特殊的地理氣候環(huán)境，就要求黑龍江省的道路在長期凍融循環(huán)的作用下都能很好維持在很好的性能狀態(tài)上。本市政項(xiàng)目的就是在寒區(qū)的基礎(chǔ)上，充分對(duì)彩色瀝青路面應(yīng)用進(jìn)行研究，致力于尋求出適應(yīng)于黑龍江省的彩色瀝青路面。

2 原材料選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，本次彩色瀝青混合料配合比選用細(xì)粒式瀝青混凝土(AC-10C，色彩標(biāo)號(hào)：3R5/10)，以項(xiàng)目施工地點(diǎn)為依托，充分考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)原材料展開考察，并進(jìn)行了原材料性能檢測試驗(yàn)。

2.1 彩色瀝青

根據(jù)項(xiàng)目前期調(diào)研結(jié)果，本項(xiàng)目選用的彩色瀝青為遼寧盤錦生產(chǎn)的彩色瀝青，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中的瀝青結(jié)合料相關(guān)的試驗(yàn)方法以及《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T 218-2014)對(duì)彩色瀝青進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 彩色瀝青試驗(yàn)結(jié)果

以上試驗(yàn)結(jié)果表明，該彩色瀝青各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。通過SHRP性能試驗(yàn)，得出本項(xiàng)目采用的彩色瀝青性能在-19℃～74℃時(shí)均保持良好狀態(tài)。

2.2 集料

通過市場調(diào)研以及經(jīng)濟(jì)效益分析，結(jié)合項(xiàng)目所在地選用馬橋河鎮(zhèn)永安石場石料，雞西市順發(fā)出廠的礦粉，河北趙縣出廠的染色粉，參照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42-2005)相關(guān)試驗(yàn)方法以及《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T 218-2014)對(duì)集料進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)。

(1)粗集料

粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙，根據(jù)本項(xiàng)目的面層結(jié)構(gòu)為AC-10C，按規(guī)范要求進(jìn)行粗集料各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 粗集料技術(shù)指標(biāo)

(2)細(xì)集料

細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并有合理的顆粒級(jí)配，根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行細(xì)集料各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)

(3)礦粉

礦粉應(yīng)當(dāng)干燥、純凈，可以自由的從礦粉倉經(jīng)過，經(jīng)檢測，本項(xiàng)目所采用的礦粉每項(xiàng)指標(biāo)都符合技術(shù)要求。

(4)顏料

通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析本項(xiàng)目采用的染色粉為無機(jī)顏料，顏料各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 配合比設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目上面層的材料設(shè)計(jì)為細(xì)粒式瀝青混凝土AC-10C，參考馬歇爾設(shè)計(jì)方法展開設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)步驟主要有：礦料級(jí)配設(shè)計(jì)、彩色瀝青用量確定和顏料用量確定，設(shè)計(jì)方法采用馬歇爾法，《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T 218-2014)對(duì)彩色密集配瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)要求應(yīng)符合要求。

3.1 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T 218-2014)中規(guī)定密集配瀝青混合料宜根據(jù)公路等級(jí)、氣候和交通條件滿足施工設(shè)計(jì)規(guī)定的級(jí)配范圍，該瀝青混合料粗型、細(xì)型級(jí)配關(guān)鍵性篩孔尺寸以及在該篩孔上通過的質(zhì)量百分率應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 169)的有關(guān)規(guī)定，把各檔集料按技術(shù)要求采取篩分試驗(yàn)。根據(jù)各檔集料篩分結(jié)果按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中方法得到集料級(jí)配，級(jí)配結(jié)果見表4，級(jí)配曲線圖如1所示。

表4 集料級(jí)配

圖1 AC-10級(jí)配曲線圖

3.2 彩色瀝青用量確定

按照施工期情況選擇五個(gè)相異油石比，并制備相應(yīng)的馬歇爾試件，并測定各試件的毛體積密度、空隙率VV、礦料間隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度、流值六項(xiàng)指標(biāo)，以《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中瀝青消耗量為確定方式，本項(xiàng)目最優(yōu)瀝青用量為6.1%，試件各項(xiàng)指標(biāo)均滿足馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 顏料用量確定

根據(jù)《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術(shù)規(guī)程》(CJJ/T 218-2014)中對(duì)色彩制備的要求以及設(shè)計(jì)文件中的要求，本項(xiàng)目色粉摻量為2.0%，經(jīng)研究表明色粉可充當(dāng)一部分礦粉用量。

4 性能試驗(yàn)

根據(jù)確定的配合比進(jìn)行彩色瀝青混合料各項(xiàng)性能驗(yàn)證，各項(xiàng)指標(biāo)情況見表5。

根據(jù)表5能看出彩色瀝青混合料每項(xiàng)性能均能達(dá)到要求。

表5 彩色瀝青混合料性能情況表

5 現(xiàn)場施工應(yīng)用

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室配合比、工程實(shí)際狀況，調(diào)整施工配合比進(jìn)行現(xiàn)場彩色瀝青混凝土鋪筑。彩色瀝青混合料在拌制前，應(yīng)對(duì)拌制設(shè)備進(jìn)行清洗，彩色瀝青混合料出站前應(yīng)再對(duì)混合料進(jìn)行檢測，保證彩色瀝青混合料各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求。施工運(yùn)輸攤鋪中用到的各種施工機(jī)械和設(shè)備也應(yīng)進(jìn)行清洗，保障彩色瀝青混合料不受污染，運(yùn)輸過程中應(yīng)做好環(huán)保措施預(yù)防造成環(huán)境污染。彩色瀝青混合料的拌和、碾壓溫度應(yīng)較基質(zhì)瀝青混合料提高20 ℃～30 ℃；施工前應(yīng)對(duì)施工路段進(jìn)行清掃，保障攤鋪工作面干凈整潔，無泥塊和積水；施工中應(yīng)按要求嚴(yán)格控制溫度，保障工程質(zhì)量；施工過程中應(yīng)封閉交通，嚴(yán)禁車輛、行人入內(nèi)，至達(dá)到開放交通標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目的應(yīng)用有效的提升了當(dāng)?shù)氐牡缆翻h(huán)境，并與該城市整體環(huán)境相適應(yīng)，改善了人民出行環(huán)境，增加了行人通行的愉悅感。

圖2 現(xiàn)場應(yīng)用效果圖

6 結(jié) 論

本文以寒區(qū)為研究背景，依托黑龍江省某市政工程項(xiàng)目，展開對(duì)寒區(qū)彩色瀝青的研究，得到以下結(jié)論。

本項(xiàng)目選用的彩色瀝青按針入度指標(biāo)分級(jí)為90#瀝青等級(jí)，每項(xiàng)指標(biāo)都能符合基質(zhì)瀝青要求。

以SHRP戰(zhàn)略計(jì)劃中瀝青性能指標(biāo)上分彩色瀝青等級(jí)為PG74-19，能在-19 ℃及74 ℃保持彩色瀝青處在良好的性能。

彩色瀝青配合比為4.75～9.5∶2.36～4.75∶機(jī)制砂∶礦粉∶色粉=43∶13∶40∶2∶2，彩色瀝青最佳用量為6.1%。

彩色瀝青路面能有效改善道路環(huán)境，改變城市面貌，成為城市一道靚麗的風(fēng)景線。

本文的研究將為彩色瀝青在寒區(qū)市政工程中的應(yīng)用起到借鑒做用，也積累了相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)，為構(gòu)建多彩道路提供堅(jiān)實(shí)一筆。