彩色瀝青混凝土色彩穩(wěn)定性影響因素分析

萬路 鄒進忠 吉永海 張吉敏 張樹領(lǐng)

摘要：彩色瀝青混凝土廣泛應(yīng)用于市政景觀路面，但其色彩穩(wěn)定性一直存在問題。文章采用RGB色彩評估方法，采集紫外加速老化前后的試樣的RGB值，并以紅色彩色瀝青混凝土為研究對象，分析了色粉氧化鐵含量、色粉摻量、彩色瀝青型號、彩色瀝青混凝土級配對色彩穩(wěn)定性的影響，為彩色瀝青路面工程實踐提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：彩色瀝青;RGB;紫外老化;色彩穩(wěn)定性

中圖分類號：U416.217文獻標識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.018

文章編號：1673-4874（2021）01-0064-04

0引言

彩色瀝青路面不僅能夠美化環(huán)境，給人良好的視覺感受，還能誘導(dǎo)交通、使城市交通更加人性化。近幾年，彩色瀝青路面在城市公園、綠道、旅游景區(qū)等路面中大量推廣應(yīng)用，受到了廣泛好評[1]。但是彩色瀝青路面在環(huán)境中受紫外線、雨水、載荷等影響，不可避免會出現(xiàn)一定程度的褪色。在彩色瀝青路面發(fā)展過程中，色彩穩(wěn)定性不足一直是彩色瀝青路面推廣所面臨的關(guān)鍵問題[2]。因此，通過試驗找出影響彩色瀝青路面色彩穩(wěn)定性的影響因素十分必要。

1色彩評估方法

色彩是彩色瀝青混凝土區(qū)別于常規(guī)瀝青混凝土最重要的指標，色彩評估最直觀的方法是通過肉眼觀察或者與標準色卡進行對比，但這些方法都存在一些局限性，不同的人觀察得到的結(jié)果可能不同。因此，需要找到一種將色彩量化的方式來評估彩色瀝青混凝土的色彩。

RGB色彩模式是一種常用的顏色標準，它通過紅（R）、綠（G）、藍（B）三原色的變化以及相互疊加得到各式各樣的顏色[3]。在RGB色彩體系中，幾種常見的顏色的RGB值如表1所示。

某一純色色彩的變暗或變淺是由于其主色值（如紅色的R值）的減小和輔色值（如紅色的G、B值）的增加所致。所以，在評價彩色瀝青材料色彩的穩(wěn)定性時，可以通過R、G、B前后的相對變化來判斷。同時還可采用色彩鮮艷度指數(shù)來評估色彩變化大小，其計算公式如式（1）。

（1）

式中：P為色彩鮮艷度指數(shù)（%）;M為各色彩的三原色色光模式值，如紅色則為R值，P值越大表明其與原色越接近[4]。

2試驗設(shè)計

2.1加速老化試驗方法

本研究采用紫外線加速耐候試驗機進行老化試驗，該設(shè)備同時具有紫外線照射和水噴淋功能，能模擬彩色瀝青試樣在自然條件下受紫外線和雨水沖刷產(chǎn)生的顏色變化。紫外線加速耐候試驗機采用6個UVB313型紫外線燈管，每個燈管功率為50W，連續(xù)照射試樣兩周的輻射量約為室外一年的累計輻射量。為更好模擬室外環(huán)境，采用紫外線輻射和水噴淋循環(huán)進行，其具體控制程序為10h紫外輻射+2h水噴淋，每天兩個循環(huán)，連續(xù)進行14d加速老化，試驗箱內(nèi)溫度控制在50℃。

2.2色彩采集方法

試樣采用圓柱形馬歇爾試件。為防止面上石料被擊碎影響整體色彩，采用單面擊實，擊實次數(shù)為20次。待試樣冷卻后在光線良好處用相機拍照，每個試樣拍攝三張照片。將圖片導(dǎo)入Photoshop圖片處理軟件，選擇吸管工具里的顏色取樣器讀取所選處的RGB色值。每張圖片選擇三個不同地方讀取RGB色值，三張圖片共取9個RGB值，取其平均值作為該試樣的RGB值。將試樣放入紫外線加速耐候試驗機中，按上述設(shè)定老化14d后取出，采用同樣方法采集老化后試樣圖片的RGB值。

3不同因素對彩色瀝青混凝土色彩的影響分析

3.1色粉氧化鐵含量的影響

紅色彩色路面色彩鮮艷，造價也較其他顏色的路面低，因而得到廣泛應(yīng)用。本研究采用紅色色粉進行相關(guān)實驗，紅色色粉的主要成分是氧化鐵。目前市場上紅色色粉的品質(zhì)根據(jù)其氧化鐵含量的不同而參差不齊。采用四種不同氧化鐵含量的色粉進行實驗，色粉摻量、混合料級配等其他因素保持相同，成型試樣后按本文2.2節(jié)色彩采集方法得到每組試樣的RGB值。然后按本文2.1節(jié)加速老化試驗方法對試樣進行紫外線照射和水噴淋，14d后采集試樣的RGB值。老化前后試樣的RGB值如表2所示。

從表2中可以看到，老化后色粉的R值均降低，G和B值升高，色彩鮮艷度指數(shù)P變小，表明試樣顏色變淺，存在褪色現(xiàn)象。老化前后幾種試樣的R值和P值均降低，但降低幅度不一樣，采用變化率來評價這種降幅，變化率越小說明色彩穩(wěn)定性越好。幾種試樣的R值和P值變化率如圖1所示。從圖中可以看出，色粉氧化鐵含量越高，P值和R值變化率越小。

3.2色粉摻量的影響

在彩色瀝青混凝土中，色粉的摻量對色彩的影響較大。采用1.0%、2.0%、3.0%、4.0%四種不同摻量的色粉進行實驗。由于色粉吸油，為保證幾組試樣的油膜厚度和瀝青用量相當(dāng)，色粉摻量少的需適當(dāng)多加礦粉。幾組不同色粉摻量的彩色瀝青混合料老化前后試樣的RGB值如表3所示。

從表3可以看出，色粉摻量越高，試樣的R值和P值越高，表明其越紅。另外計算幾組試樣的R值和P值變化率如圖2所示。摻量為1.0%～3.0%時，P值和R值降幅較大，而摻量為3.0%～4.0%時變化率幾乎不變，表明色粉摻量為3.0%時色彩基本飽和，繼續(xù)添加色粉對色彩及其穩(wěn)定性的提升已不明顯。因此，對于紅色瀝青混凝土路面，從性能和成本綜合考慮，建議色粉的摻量為2.5%～3.0%。

3.3彩色瀝青型號的影響

彩色瀝青的型號分為普通彩色瀝青和特種彩色瀝青，普通彩色瀝青又分為50^#、70^#、90^#，采用這三種普通彩色瀝青和特種彩色瀝青成型彩色混合料試樣，色粉型號、摻量等其他因素均相同。幾組不同瀝青型號的彩色瀝青混合料老化前后試樣的RGB值如表4所示。

從表4可以看出，老化前幾組試樣的R值和P值差別不大，表明老化前試樣的色彩差別不大。對比老化后試樣的R值和P值變化率如圖3所示，三種普通彩色瀝青的R值和P值變化率無明顯規(guī)律，特種彩色瀝青的變化率要小于三種普通彩色瀝青，說明特種彩色瀝青試樣的色彩穩(wěn)定性最好。

3.4彩色瀝青混合料級配的影響

目前彩色瀝青路面多采用密實型級配，包括AC-5、AC-10、AC-13等。隨著海綿城市試點建設(shè)的進行，彩色透水瀝青路面也逐漸有所應(yīng)用，其級配一般采用PAC-10、PAC-13等。本研究選取AC-5、AC-10、AC-13、PAC-10四種不同的級配進行試驗，色粉型號和摻量相同，瀝青選用70^#普通彩色瀝青，每種級配在其最佳瀝青用量下成型試件。幾組不同級配彩色瀝青混合料老化前后試樣RGB值如表5所示。

由表5可知，從老化前的R值和P值來看，AC-5試樣的R值和P值最小，說明其顏色最淺。其原因可能為AC-5混合料細料多，石料比表面積更大，在色粉摻量相同的情況下，石料表面的色粉裹附量更小。同理，PAC-10細集料較少，石料表面色粉裹附量更多，其R值和P值也更大，色彩也越鮮艷。

老化后不同級配試樣的R值和P值變化率如圖4所示，從圖4中可以看到AC-5和PAC-10試樣的R值和P值變化率較大，說明這兩種試樣更容易褪色。其原因可能為AC-5型混合料級配細而密實，表面構(gòu)造深度較小，表面受到紫外線輻射和水噴淋的影響面積更大。而AC-10和AC-13表面構(gòu)造深度大，局部紋理或孔隙能減緩紫外線輻射或水噴淋的影響。PAC-10也容易褪色的原因是這種級配類型的混合料中石料表面瀝青膜較薄，在受到紫外線輻射和水噴淋的作用下，棱角處存在一定的瀝青膜剝落的情況。因此，對于彩色透水路面，在實際工程中建議嚴格選用石料，瀝青要采用特種彩色瀝青，否則很容易出現(xiàn)褪色現(xiàn)象這種嚴重問題。

4結(jié)語

本文基于RGB色彩評估方法，采用紫外線加速老化和水噴淋的試驗方法模擬彩色瀝青在室外環(huán)境的褪色過程，對影響彩色瀝青混凝土色彩穩(wěn)定性的幾種因素進行了研究分析，主要得到以下結(jié)論：

（1）對于紅色瀝青混凝土，色粉中氧化鐵含量越高其顏色越鮮艷，色彩穩(wěn)定性也越好。

（2）色粉摻量越高，試樣色彩越鮮艷，但當(dāng)色粉摻量>3.0%后，色粉對色彩及其穩(wěn)定性的提升已不明顯，工程中建議色粉摻量為2.5%～3.0%。

（3）特種彩色瀝青混合料的色彩穩(wěn)定性要優(yōu)于普通彩色瀝青，三種不同標號的普通彩色瀝青混合料的色彩穩(wěn)定性無顯著差別。

（4）混合料級配對彩色瀝青的色彩穩(wěn)定性影響較大，有更大表面構(gòu)造深度和更厚瀝青膜的級配色彩穩(wěn)定性更好。

參考文獻

[1]樂宏亮.彩色瀝青路面在道路工程中的實踐分析[J].交通世界，2018（10）：32-34.

[2]朱小剛，張肖寧，李紅杰.彩色瀝青路面耐久性探討[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2010，10（8）：45-48.

[3]邢磊，雷柏齡，陳忠達.彩色瀝青路面色彩耐久性評價方法[J].城市道橋與防洪，2017（1）：133-136.

[4]簡毅.彩色瀝青技術(shù)指標及其耐久性能研究[J].湖南交通科技，2016，12（4）：52-54.