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最全面的彩色沥青路面先容

文章出处:世博锐 发表时间:2018-11-15 05:11:51
长期以来,道路路面只有两种颜色,黑色(沥青路面)和白色(水泥路面)。随着经济的发展,具有丰富色彩和优良性能的彩色透水沥青路面逐渐开始推广开来。彩色透水沥青路面在我国兴起得比较晚,技术相对不成熟,到目前为止还没有成套的标准技术规范来评价其性能,也没有完善的标准来引导其生产应用等。
 
为了给彩色透水沥青路面的推广应用提供引导借鉴,本文对彩色透水沥青路面进行了以下方面的汇总分析:
 
 
 
(1)路用彩色透水沥青性能影响因素及评价指标分析;
 
 
 
(2)彩色透水沥青路面的国内外研究现状分析;
 
 
 
(3)彩色透水沥青路面的特点及应用前景



01
 
彩色透水沥青先容
 
 
 
彩色透水沥青路面的核心在于彩色透水沥青材料的制备。彩色透水沥青是一种人工调配的与普通基质沥青物理化学性能相似的高分子胶结材料。彩色透水沥青是由多种高分子聚合物调制而成,其制备过程是将一定比例的树脂、高分子聚合物、填充油、外加剂等按照特定的顺序放入反应釜中,在一定温度下,采用高速旋转剪切仪将混合物搅拌均匀,由此制得浅色胶结料,再根据需要,加入不同的色粉,即可制得不同颜色的彩色透水沥青。
 
1.1 彩色透水沥青调色添加剂
通过向浅色胶结料中添加不同颜色的调色添加剂来实现对彩色透水沥青的颜色调整。当前市场上的调色剂种类繁多。根据组成性质,一般将常用的调色剂分为两类:无机类氧化物、硫化物、金属盐等;有机类偶氮化合物、酞菁类化合物、环烷类化合物。无机调色剂的特点包括:光稳定性好、热稳定性好、遮盖能力强,造价较低,但是其色谱较少从而导致调和出的彩色透水沥青色泽度一般,且用于着色的部分金属盐类具有一定的毒性。
 
有机调色剂的特点包括:和易性好,色谱光、色泽度高、附着力强,造价也相对较高,其光稳定性较差、耐久度差,导致铺筑的路面在阳光和雨水的作用下很快褪色,对养护水平要求较高。
 
目前彩色透水沥青常用的颜色包括:红色、黑色和灰色。在选择调色剂时,一般需要综合考虑以下几种因素:
 
 
 
(1)调制的彩色透水沥青色泽、饱和度、色调等是否合适,这关系到铺筑路面颜色是否能够达到设计要求;
 
 
 
(2)材料的造价;
 
 
 
(3)调制的彩色透水沥青颜色的耐久性和稳定性。当前推广的红色彩色透水沥青常用调色剂为氧化铁红。其主要特点是造价低、稳定性好,能够在光照氧化的作用下,长时间保持颜色稳定,其红色可以从橘红到紫红之间调整,选择空间大。而其它的如铅氧化物、镉硫氧化物等虽然颜色鲜艳,但是价格太高,加之具有一定的毒性,因此使用极少。
 
 
 
从常用的几种颜色的彩色透水沥青来看,当前对调色剂的选择,要求具有合理的造价,并且着色力强、颜色耐久稳定。因此无机调色剂是目前采用最广泛的,而有机调色剂由于其造价较高,一般只在对颜色亮度要求很高的情况下使用。



色粉

1.2 彩色透水沥青性能评价指标
由于彩色透水沥青的物理化学性能和普通沥青相似,其在路面中应用的过程也和普通沥青相同,因此在最初的研究中,普遍沿用沥青的评价指标来判定彩色透水沥青的性能。美国和日本普遍采用沥青的针入度、延度、软化点三大基本性能指标来评价彩色透水沥青的技术性能,同时为了保证使用时的安全,对彩色透水沥青的闪点也作了最低要求。而为了保证彩色透水沥青的耐久性,对于其老化后的质量损失和针入度比也作了要求。整体来看,整个评价体系是参照普通路用沥青,而各性能评价指标要求又有别于普通沥青。表1统计了美国和日本对彩色透水沥青的性能要求。



从表1中可以看出:和普通70#沥青相比,在针入度、延度、闪点、老化等性能指标上,彩色透水沥青的要求相似。而在软化点的指标上,彩色透水沥青要求了温度范围,而普通沥青只要求了下限。一般而言,软化点越高,沥青混合料拌合时温度就要相应提高,而目前常用的彩色透水沥青在高温时,其颜色不稳定,易发生变化,因此,为了保证彩色透水沥青颜色的稳定性,对其软化点的上限应有所限制。
 
 
 
彩色透水沥青技术在我国应用之初,由于造价高,技术不成熟,因此并没有形成系统的规范化要求。各地区根据当地彩色透水沥青的应用范围和使用要求,结合地理环境因素,制定了相应的地方标准。在这些地方标准的制定中,彩色透水沥青的评价指标参照国外经验,基本上都以普通路用沥青性能指标为基础,结合实际工程经验,确定指标范围。以上海和天津两地对彩色透水沥青的评价指标为例,对比70#基质沥青,如表2所示。



从表2的彩色透水沥青和普通沥青技术指标对比可以看出:地方彩色透水沥青评价指标条件和范围与普通沥青相似,而在具体指标上略有不同。为了考虑施工的和易性,上海的标准中加入了粘度评价指标,同时,也更看重彩色透水沥青老化后的性能指标评价,为了确保彩色透水沥青颜色的稳定性,将老化后颜色评价也列入到了指标中,这对于规范彩色透水沥青的耐久性评价提供了参考依据。而天津的标准中,考虑到彩色透水沥青是由人工调配而成的混合胶结料,为了保证其具有较好的低温性能和粘附性,增加了蜡含量的控制指标。



普通黑色沥青路面



彩色透水沥青路面
 
 
 
综合对比表1、表2中不同国家和地区对彩色透水沥青的评价指标,可以看出:目前均是采用和普通沥青一致的针入度、延度、软化点三大指标,控制彩色透水沥青的综合性能;为了确保彩色透水沥青的耐久性,同样使用普通沥青的老化试验方法来评价其耐久性,同时加入对老化后颜色变异的控制,确保性能稳定的同时,其颜色也保持一致;为了保证彩色透水沥青的安全性,评价指标都对闪点作了要求;部分地区增加黏度指标的要求,以保证彩色透水沥青和集料的粘附性,确保施工和易性和路面耐久性。
 
 
 
从目前彩色透水沥青的应用范围和效果来看,这些评价指标能够有效地规范化彩色透水沥青的质量,但是由于地区指标各有侧重,彩色透水沥青的性能产生差异化,因此需要统一的规范化标准,更有利于彩色透水沥青的推广应用。
 
 
 
1.3 彩色透水沥青性能影响因素分析
 
 
目前国内对于沥青的微观研究是将沥青按照沥青质、饱和分、芳香分、胶质四组分来分析的。沥青中各组分的含量会显著影响到沥青的三大指标,进而影响其路用性能。借鉴沥青的组分理论对性能的影响,可以用来探究组分对彩色透水沥青的影响。以学者邢磊的研究为例,他通过正交试验的极差分析法分析各组分不同掺量对性能指标的影响主次和显著水平,并通过主成份掺量对胶结料性能指标的影响规律分析,从而确定各组分对彩色透水沥青的性能影响。



结果表明:彩色透水沥青胶结料中,油份和树脂组分对于软化点、延度和针入度影响最大,且在一定范围内,软化点和延度随油份增加而逐渐减小,针入度随油份增加逐渐变大;与之对应的,软化点和延度随树脂组分的增加而逐渐增大,针入度随树脂组分增加逐渐减小。而其它改性添加剂、色粉等对于彩色透水沥青性能指标的影响较小。其他研究者进行的类似研究也表明,在以沥青三大指标为评价体系中,组成材料中油份和树脂组份对彩色透水沥青的性能影响最大,其他改性添加剂和色粉影响不明显。
 
 
 
组成材料对彩色透水沥青的性能影响分析,为彩色透水沥青性能研究提供了一种思路,虽然不同的彩色透水沥青其组成成分各不相同,但是根据目前的研究方向,以沥青的三大指标为控制标准来研制彩色透水沥青,是当前行之有效的质量控制方法。
 
 
 
2
 
彩色透水沥青路面国内外研究现状
 
 
 
国外学者对彩色透水沥青路面技术的研究和推广始于20世纪50年代。荷兰首先将彩色透水沥青路面应用在市政道路上,采用红色沥青铺筑城市自行车道,在提升城市道路景观、保障交通安全方面取得了很好的成效。英国、澳大利亚等国家将公交车道铺筑成彩色透水沥青路面,对于保证行车安全、提升通行效率有很大的帮助。随着工程应用的推广,理论研究也进一步开展,Rang W.Lee等学者采用树脂、油份、塑性剂等材料调配出基础胶结料,并加入无机调色剂,制备出和普通沥青性能相近的彩色透水沥青,并采用普通沥青混合料试验方法,对彩色透水沥青混合料进行了性能验证。彩色透水沥青在美国得到了创新性的应用,美国采用彩色透水沥青铺筑公路中央隔离带,带来的交通安全的提升甚至要优于道路标志。同时美国还在将彩色透水沥青路面铺筑在收费路口处,对驾驶员的提示也要优于标志标牌。国外对于彩色透水沥青材料的开发较早,应用广泛,充分利用了彩色透水沥青路面美观、醒目的优点,在道路景观的美化、道路安全的提升等方面发挥了重要作用。



我国于20世纪80年代初开始引入彩色透水沥青筑路技术,但是由于技术及经济条件的限制,初期发展缓慢。近年来,随着人们对道路条件的要求提高,彩色透水沥青首先使用在了市政道路的建设中。2008年张平等人通过在浅色沥青结合料中添加氧化铁红的方式,铺筑了宜春公园彩色透水沥青路面。通过此工程实践总结了彩色透水沥青混合料原材料选择、组成设计、生产、摊铺、碾压等一系列技术经验。文宏军等学者借助彩色人行道铺筑的实体工程,研究了原材料、配合比设计、碾压工艺等因素对彩色透水沥青路面的影响,基于此提出了适合于人行道的彩色透水沥青路面设计铺筑工艺。王文娟等基于彩色透水沥青特殊的材料性能,对透水彩色透水沥青路面展开了研究,成功铺筑了透水彩色透水沥青路面。学者郑久亮提出了一种彩色透水沥青结合料的加工工艺及设计方法,在常规彩色透水沥青路面铺筑工艺的基础上,进行了改进和提升,进而提出了系统的彩色透水沥青路面施工工艺。
 
 
 
3
 
彩色透水沥青路面特点分析及应用
 
 
 
3.1 彩色透水沥青路面特点
目前彩色透水沥青路面广泛应用在风景区、公园、广场等公共场所。而随着技术的发展,彩色透水沥青路面也被使用在了部分高速公路上,彩色透水沥青路面具有独特的优点使其能够大规模推广应用。彩色透水沥青路面具有以下优点:
 
 
 
(1)美化环境、美化城市。彩色透水沥青路面广泛应用在城市公园道路、景区道路、市政公交车道、自行车道等,成为景区景观、城市景观的一部分。
 
 
 
(2)提高路面对比度,提升行车安全。将彩色透水沥青路面铺筑在道路分隔带上,可以增强路面对比度,提高驾驶员的注意力;在隧道口附近采用彩色透水沥青防滑层,可以醒目地提醒车辆提前减速,减少事故发生。
 
 
 
(3)诱导车流,疏通交通。在城市道路中,使用彩色透水沥青铺筑非机动车道、公交车道、导流车道等,鲜明的颜色标志能够引导车辆准确地行驶在正确车道上,减少不同车辆之间的干扰,提高非机动车的安全性。
 
 
 
(4)吸取热量、降低路面温度。因为明度高,反射率也高,所吸取的热量小,可以大大减少路面吸取的太阳辐射,同时能够降低噪音。





透水沥青路面项目施工
 
 
 
3.2 彩色透水沥青路面的应用
目前彩色透水沥青路面主要应用包括:彩色胶结料式透水路面、彩色乳化沥青稀浆封层、彩色防滑耐磨路面。
 
 
 
(1)彩色透水沥青透水路面。用于透水路面的彩色透水沥青,其黏度高于普通彩色透水沥青,具有良好的粘附性和弹性恢复,铺筑的彩色透水路面不仅具有良好的排水性,其多空隙率的结构也起到了很好的吸尘降噪作用。在海绵城市的建设中,广泛应用在公园市政道路中。
 
 
 
(2)彩色透水沥青罩面工程。彩色透水沥青罩面分为稀浆封层和薄层罩面,彩色透水沥青稀浆封层的施工工艺和普通沥青相同,在材料方面,采用彩色胶结料和浅色或彩色碎石铺筑封层;薄层罩面是采用彩色胶结料和普通集料铺筑,二者均可以在旧有路面上施工,工艺简单、造价低,应用广泛。
 
 
 
(3)彩色抗滑磨耗路面。目前广泛使用在隧道入口、收费站、匝道等路面。为了提高结构的抗磨耗性,对彩色透水沥青中的组分进行了调整,增加了树脂的含量,并添加固化剂保证稳定性。施工时将定量的混合料摊铺在路面,待固化完成后即可开放交通。施工工艺简单快捷,可以应用在新旧路面,美化环境和改进道路安全,同时延长普通路面寿命。



 
4
 
结语
 
 
 
彩色透水沥青路面作为在国外已经发展成熟的技术,在我国还尚在研发推广阶段。到目前为止制约其发展的因素主要有:
 
 
 
(1)没有成套的标准技术规范来评价其性能和引导其研发推广;
 
 
 
(2)颜色持久性、安全环保性、路用性能等尚需进一步提高;
 
 
 
(3)造价偏高制约其大规模推广。而由于彩色透水沥青路面具有降低交通事故率、优化道路环境、增加行车舒适性等优点,在相关规范逐渐完善、解决了性能造价等问题后,未来有很大的发展空间。

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