彩色瀝青混合料性能室內(nèi)研究

吳志勇 萬成 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、城市道路或廣場上等場所，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)計和路用性能仍有待完善和提高。為此，本文中筆者通過對不同材料組成獲得的彩色瀝青混合料各項性能比較，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)過攤鋪、碾壓而成的具有一定強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)無色瀝青結(jié)合料。

2 彩色瀝青混合料配合比設(shè)計

為了研究不同材料組成的彩色瀝青混合料的各項性能，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行了配合比設(shè)計。

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，其各項指標(biāo)試驗結(jié)果見表 1。

表1 無色瀝青的技術(shù)指標(biāo)試驗結(jié)果

2)取兩種色粉(分別取名為色粉 1、色粉 2)進行各項指標(biāo)試驗，其試驗結(jié)果見表2。

表2 色粉的技術(shù)指標(biāo)試驗結(jié)果

3)石料為深圳芙蓉石場的輝綠巖: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)果見表 3。

表3 集料的篩分結(jié)果

2.2 級配設(shè)計

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性能優(yōu)良的級配 1和級配 2，其篩孔通過率見表 4。經(jīng)調(diào)研國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集料的 30%，在本試驗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，對兩種不同粒徑的陶瓷顆粒和兩種不同的色粉進行組合，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)果見表 5。

表5 材料組合及最佳瀝青用量表

從馬歇爾試驗的結(jié)果來看，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來看，摻加粒徑為 5mm～10mm陶瓷顆粒比3mm～5mm陶瓷顆粒用油量小，級配 2的用油量比級配 1的用油量小，而所選用的兩種色粉對用油量的影響不大。

3 路用性能評價

3.1 類指干法

在使用彩色瀝青混合料鋪筑道路時，其視覺和景觀效果是重點考慮的對象之一。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應(yīng)滿足以下要求:即開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。評價時可借鑒指干法試驗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，觀察試件表面是否有紙屑殘留。將表面無紙屑殘留試件選用的明色瀝青判定為優(yōu)良的表面干爽程度，將表面有2處以下紙屑殘留試件選用的明色瀝青判定為合格的表面干爽程度，將表面有 3處以上紙屑殘留試件選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結(jié)果

表6為各組合進行類指干法試驗的結(jié)果。從試驗的結(jié)果可以看出，色粉，級配，陶瓷粒徑的大小對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的瀝青混合料試驗結(jié)果大部分不合格，并且摻加大粒徑的陶瓷顆粒或者采用較粗的級配，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，進行了瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，對其水穩(wěn)性進行了評價。試驗結(jié)果表明，采用色粉 1的水穩(wěn)性要強于色粉2，級配 1和級配 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，然后進行車轍試驗，試驗結(jié)果見表 7。

表7 各組合的車轍試驗結(jié)果

從車轍試驗的結(jié)果可知，所有組合的動穩(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)計檢驗指標(biāo)車轍試驗動穩(wěn)定度不小于 2 800次/mm的要求。從整個的動穩(wěn)定度數(shù)據(jù)來看，級配 2的動穩(wěn)定度要比級配 1的動穩(wěn)定度好。動穩(wěn)定度由大到小的排序為組合 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

1)從試驗結(jié)果可知，組合 6即采用使用級配 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，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。

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