彩色瀝青在寒區市政工程中的應用

孫明剛，陳彥君，計偉帥，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477.35萬km，其中，高速公路里程已達13.65萬km，里程數已躍居世界首位。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，隨著科學家對新材料的研究發展，彩色路面打破了傳統路面“非黑即白”的壟斷。我國“十三五”規劃中對交通運輸行業提出要更加注重提高交通安全和應急保障能力，提升綠色、低碳、集約發展水平，彩色路面更是與該項規劃緊密契合，擁有警示誘導交通，保障行車安全；調節城市熱島效應；改善行車環境，緩解行車疲勞；明快的道路顏色，展現城市文化，打造現代化特色城市等優點。很多國家早在20世紀就已開展了對彩色路面的科研工作，如今已有大量的工程實踐。

較我國南方應用彩色瀝青路面較多情況而言，北方由于獨特的地理位置、環境特點對彩色瀝青路面應用要求也相對較多，本文以黑龍江省某市政項目為依托，展開對寒區彩色瀝青路面應用的相關研究，總結施工項目特點，為彩色瀝青路面在寒區的應用總結寶貴的經驗。

1 項目概況

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

2 原材料選擇

根據設計文件要求，本次彩色瀝青混合料配合比選用細粒式瀝青混凝土(AC-10C，色彩標號：3R5/10)，以項目施工地點為依托，充分考慮經濟指標，對原材料展開考察，并進行了原材料性能檢測試驗。

2.1 彩色瀝青

根據項目前期調研結果，本項目選用的彩色瀝青為遼寧盤錦生產的彩色瀝青，參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)中的瀝青結合料相關的試驗方法以及《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術規程》(CJJ/T 218-2014)對彩色瀝青進行各項試驗，試驗結果見表1。

表1 彩色瀝青試驗結果

以上試驗結果表明，該彩色瀝青各項指標均滿足規范要求。通過SHRP性能試驗，得出本項目采用的彩色瀝青性能在-19℃～74℃時均保持良好狀態。

2.2 集料

通過市場調研以及經濟效益分析，結合項目所在地選用馬橋河鎮永安石場石料，雞西市順發出廠的礦粉，河北趙縣出廠的染色粉，參照《公路工程集料試驗規程》(JTG E42-2005)相關試驗方法以及《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術規程》(CJJ/T 218-2014)對集料進行各項指標試驗。

(1)粗集料

粗集料應該潔凈、干燥、表面粗糙，根據本項目的面層結構為AC-10C，按規范要求進行粗集料各項指標試驗，試驗結果見表2。

表2 粗集料技術指標

(2)細集料

細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質，并有合理的顆粒級配，根據規范要求進行細集料各項指標試驗，試驗結果見表3。

表3 細集料技術指標

(3)礦粉

礦粉應當干燥、純凈，可以自由的從礦粉倉經過，經檢測，本項目所采用的礦粉每項指標都符合技術要求。

(4)顏料

通過技術經濟分析本項目采用的染色粉為無機顏料，顏料各項指標均達到國家標準。

3 配合比設計

本項目上面層的材料設計為細粒式瀝青混凝土AC-10C，參考馬歇爾設計方法展開設計，設計步驟主要有：礦料級配設計、彩色瀝青用量確定和顏料用量確定，設計方法采用馬歇爾法，《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術規程》(CJJ/T 218-2014)對彩色密集配瀝青混合料馬歇爾試驗技術要求應符合要求。

3.1 礦料級配設計

《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術規程》(CJJ/T 218-2014)中規定密集配瀝青混合料宜根據公路等級、氣候和交通條件滿足施工設計規定的級配范圍，該瀝青混合料粗型、細型級配關鍵性篩孔尺寸以及在該篩孔上通過的質量百分率應符合現行行業標準《城鎮道路路面設計規范》(CJJ 169)的有關規定，把各檔集料按技術要求采取篩分試驗。根據各檔集料篩分結果按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)中方法得到集料級配，級配結果見表4，級配曲線圖如1所示。

表4 集料級配

圖1 AC-10級配曲線圖

3.2 彩色瀝青用量確定

按照施工期情況選擇五個相異油石比，并制備相應的馬歇爾試件，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、穩定度、流值六項指標，以《公路瀝青路面施工技術規范》中瀝青消耗量為確定方式，本項目最優瀝青用量為6.1%，試件各項指標均滿足馬歇爾試驗技術標準。

3.3 顏料用量確定

根據《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術規程》(CJJ/T 218-2014)中對色彩制備的要求以及設計文件中的要求，本項目色粉摻量為2.0%，經研究表明色粉可充當一部分礦粉用量。

4 性能試驗

根據確定的配合比進行彩色瀝青混合料各項性能驗證，各項指標情況見表5。

根據表5能看出彩色瀝青混合料每項性能均能達到要求。

表5 彩色瀝青混合料性能情況表

5 現場施工應用

根據實驗室配合比、工程實際狀況，調整施工配合比進行現場彩色瀝青混凝土鋪筑。彩色瀝青混合料在拌制前，應對拌制設備進行清洗，彩色瀝青混合料出站前應再對混合料進行檢測，保證彩色瀝青混合料各項指標達到要求。施工運輸攤鋪中用到的各種施工機械和設備也應進行清洗，保障彩色瀝青混合料不受污染，運輸過程中應做好環保措施預防造成環境污染。彩色瀝青混合料的拌和、碾壓溫度應較基質瀝青混合料提高20 ℃～30 ℃；施工前應對施工路段進行清掃，保障攤鋪工作面干凈整潔，無泥塊和積水；施工中應按要求嚴格控制溫度，保障工程質量；施工過程中應封閉交通，嚴禁車輛、行人入內，至達到開放交通標準。本項目的應用有效的提升了當地的道路環境，并與該城市整體環境相適應，改善了人民出行環境，增加了行人通行的愉悅感。

圖2 現場應用效果圖

6 結 論

本文以寒區為研究背景，依托黑龍江省某市政工程項目，展開對寒區彩色瀝青的研究，得到以下結論。

本項目選用的彩色瀝青按針入度指標分級為90#瀝青等級，每項指標都能符合基質瀝青要求。

以SHRP戰略計劃中瀝青性能指標上分彩色瀝青等級為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境，改變城市面貌，成為城市一道靚麗的風景線。

本文的研究將為彩色瀝青在寒區市政工程中的應用起到借鑒做用，也積累了相關的工程經驗，為構建多彩道路提供堅實一筆。