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详细内容

彩色沥青评价标准及应用研究最新进展?

摘 要

介绍了彩色沥青的制备、颜色选择等技术特点。比较分析了国内外彩色沥青性能、色彩等评价指标的进展。简述了彩色温拌沥青、彩色透水沥青、彩色稀浆封层和彩色微表处等彩色沥青应用技术以及彩色路面养护技术的进展,并对彩色沥青的未来的应用进行了展望。

关键词

彩色沥青 | 评价指标技术 | 进展

常见的道路路面通常只有黑色的沥青路面和白色的水泥路面两类。随着经济的发展和人们生活的需要,城市建设逐渐开始推广彩色沥青路面[I]。彩色沥青路面可以作为景区、城市景观的组成部分,具有美化城市环境的作用。此外,彩色沥青路面提高了路面色彩对比度,具有良好的视觉警示和的事故预防效果,有利于提升交通安全,并可以起到诱导车流,疏导交通的作用[2]。此外,较传统黑色沥青路面,彩色沥青路面的明度高、反射率高、吸收的热量小,可大大降低路面温度,有利于减缓城市热岛效应。因此,近年来,彩色沥青路面广泛应用于城市公交车道、自行车道、公园和景区等道路。随着彩色沥青的在各地的推广,相应的评价标准和施工应用技术等得到了长足的发展。

彩色沥青技术特点

彩色沥青本质与普通石油沥青不同。石油沥青来源于原油,是原油加工处理后的重质组分。而彩色沥青一般是由化工树脂、高分子聚合物、填充油以及外加剂等按照一定比例调配而成。如国内彩色沥青的生产主要采用抽出油与石油树脂、SBS、EVA和酰胺类物质按照一定比例混合,在高温下(约170°C)搅拌剪切,经静置发育后制成浅色胶结料,然后向浅色胶结料中加入颜料制备出彩色沥青成品。彩色沥青胶结料的性质主要取决于树脂和填充油的调和比例。在一定范围内,增加树脂组分,有利于提高软化点和延度指标;增加填充油组分,有利于提高针入度指标。实际应用中,可根据工程要求或相关规范调整树脂和填充油的比例以达到合适的技术指标。


彩色沥青的颜色主要来源于颜料,颜料的选择是制备彩色沥青的关键。目前常用的颜料一般可分为无机和有机两类[I]。无机类颜料主要包括金属氧化物、硫化物以及其他金属盐等。无机类颜料的优点是其光、热稳定性好,掩盖能力强,造价较低,不足处是其色谱较少,调制出的彩色沥青色泽度一般。有机类颜料包括偶氮化合物、酞菁类化合物以及环烧类化合物等。有机颜料的优点是其和易性好,色谱广,色泽度高,附着力强,缺点是其造价较高,光稳定性和耐久度较差,褪色快,对养护水平要求较高。在彩色沥青拌制选择颜料时,一般需要综合考虑以下几种因素[I]:          

 (1)调制的彩色沥青色泽、饱和度、色调等是否合适;   

(2)调制的彩色沥青颜色的耐久性和稳定性;   

(3)材料价格。

彩色沥青的评价标准进展

彩色沥青是模仿石油沥青的性能调制的,因此,其物理化学性能和普通沥青相似。彩色沥青的主要评价方法一般也延用石油沥青的经典评价方法。在国外,美国和日本普遍采用普通沥青的针入度、延度、软化点三大基本性能指标来评价彩色沥青的技术性能。


2014年以前,国内 尚未形成系统的彩色沥评价规范。各地区根据当地实际制定了相应的地方标准。在这些地方标准的制定中,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,确定彩色沥青各项指标范围。上海和福建等地区规范在常规指标的基础上增加了老化后颜色变化指标要求。


2014年住房城乡建设部发布了行业标准《城市道路彩色沥青混凝土路面技术规程》CJJT-218—2014,按普通沥青分类方式将城市道路彩色沥青分为普通彩色沥青和特种彩色沥青。标准将普通彩色沥青细分为50号、70号和90号三种,具体指标按应用场合(机动车道与非机动车道)作为区分要求,并增加了颜色等级以及老化后颜色变化指标。同时,该标准提出了彩色沥青混合料的级配设计、马歇尔试验、车辙动稳定度、水稳定性以及低温抗裂等混合料性能要求,为彩色沥青混合料的设计和施工提供了技术指南。


2016年国家发布了国家标准《彩色沥青混凝土》GB/T32984—2016 将彩色沥青分为普通彩色沥青和改性彩色沥青。与行标相比,国标对普通彩色沥青个别指标进行了微调,并将改性彩色沥青细分为1-B、1-C和I-D三种,调整了部分指标要求,取消了弹性恢复、离析指标。此外,标准中也提出了彩色沥青混合料性能的技术要求。


与普通沥青相比,彩色沥青增添的主要功能是色彩指示功能。因此,科学地控制和评价彩色沥青颜色及其老化指标十分重要。CJJT-218一2014行业标准以及GB/T32984—2016国家标准中均采用铁钻法评价老化后颜色变化情况。随着相机及计算机技术的进步,王雅儒、刑磊[3,4]等人提出了采用RGB色彩体系评价彩色沥青的色彩耐久性的方法。该方法通过比对彩色沥青样品老化前后数码照片的RGB值并进行评分,分值越大代表色彩耐久性越好。此方法有利于快速方便的评价彩色沥青的色彩耐久性。

彩色沥青技术发展

彩色沥青混合料一般参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF'40一2004)中AC级配或者行业规范CJJT-218—2014的CAC级配标准和热拌沥青混合料马歇尔试验的技术标准进行设计。颜料一般选择耐久性较好的亚光类无机颜料。目前,彩色沥青已经在北京、上海、厦门、武汉以及广州等地区的公交车道、广场等场合得到广泛应用。近来,随着技术的进步和市政建设的需求,彩色沥青技术不断发展,出现新的应用形式。

温拌彩色沥青

温拌彩色沥青技术是指通过掺入温拌剂的方法使彩色混合料在一定温度下(较普通热拌沥青混合料低30℃)进行拌和及施工,同时保待其不低于普通热拌沥青混合料的使用性能的施工工艺。如郭平[5]等人研究发现,添加温拌剂可将室内成型温度降低40"C,彩色沥青混合料指标仍满足规范要求。此外,颜料在高温下容易产生色变,影响路面色彩的均匀性。温拌技术可有效解决这一问题。温拌彩色沥青技术可以提高混合料和易性、降低生产能耗、减少彩色沥青老化、在实现节能减排的同时,又可以体现彩色沥青技术的美化环境、引导交通的功能。目前,彩色温拌技术主要有两类,一是采用有机降粘法,如采用费托合成蜡降低彩色沥青的高温黏度,提高混合料和易性;二是添加表面活性剂法,即在混合料制备过程中加入表面活性剂,在胶结料内部形成稳定水膜,以实现温拌效果。

彩色透水沥青

彩色透水沥青技术是指采用透水型混合料设计使得彩色沥青路面既具备透水型路面的性能特点,又有美化城市环境、疏导交通的作用。钱振东[6]等人采用TPS与SBS复合改性制备出高黏度彩色沥青,以此高粘彩色沥青设计的大孔隙率混合料,具备较强的透水性能和良好的色彩耐久性以及高温稳定性。此外,为提高彩色沥青与集料的粘附性,可在混合料拌制过程中添加抗剥落剂以提高彩色透水路面性能。透水型彩色沥青路面可广泛应用于城市道路、人行道、小区和公园内道路以及广场和停车场等场合。目前,各地正大力建设海绵城市,彩色透水沥青路面将会拥有更大的用武之地。

彩色稀浆封层

彩色稀浆封层技术是新兴的一种彩色路面形式。它是将集料、颜料、彩色乳化沥青及添加剂等材料,按一定比例掺配拌和制成彩色稀浆混合料,摊铺在路面上将原路面改造成彩色沥青路面的技术。彩色稀浆封层有利于保持路面平整,增加防水和耐磨作用,而且综合了普通沥青混合料和彩色沥青混合料的优点。由千稀浆封层技术的价格相对较低,近年来在预防路面早期病害方面得到了推广应用。

彩色微表处

彩色微表处技术是由稀浆封层技术发展而来。该技术是将碎石、砂子、填料、纤维等与彩色乳化沥青按比例配制成的沥青混合料,然后均匀地洒布在沥青或水泥路面上的一种表面薄层处理技术。彩色微表处路面具有防水、防滑、提高路面平整度、改善城市景观等作用,并且施工方便,造价低廉。近年来,彩色微表处技术发展较快,取得一些新进展。如李树勋等人采用浅色乳化石油树脂和液体SBS改性技术,改善了乳液的稳定性,制备出高低温性能良好的彩色乳化沥青产品。张恺[8]等人在传统彩色微表处表面喷洒一层丙烯酸树脂封层乳液,解决了传统彩色微表处路面轮胎痕迹残留问题。与彩色稀浆封层类似,彩色微表处既可以直接摊铺成彩色路面,也可以用于彩色路面的养护。

彩色沥青路面养护技术

彩色沥青有众多优点,但其造价较高,在路面应用中易受污染褪色。因此,彩色沥青路面要加强养护,尤其应加强早期预防性养护。


彩色沥青路面的清洗是保持路面色彩最直接有效的方法。一般分为日常清洗和定期清洗。日常清洗应在路面污染后随时清洗;定期清洗根据季节、浮尘及降雨情况不同灵活掌握,一般每月不少于一次。当彩色沥青路面轻微褪色时,可采用喷洒彩色路面防护剂的方法恢复路面颜色。当彩色沥青路面出现轻微裂缝时,可采用彩色灌缝胶处理[9]。


目前,国内预防性养护材料在彩色沥青路面的领域应用较少。常规的裂缝、坑槽修补料与原路面容易出现色差,影响路面美观。随着彩色稀浆封层和彩色微表处技术的发展,为彩色沥青路面的养护和功能恢复提供技术选择。彩色稀浆封层及彩色微表技术对彩色沥青路面的裂缝、坑槽、老化等早期病害可起到预防和维护的作用,且施工方便快速,无需大量人员和长时间封路,具有较高的经济和社会效益。

 展望

随着经济社会的快速发展,人们对城市环境、道路安全有了更深的认识,对出行的交通环境要求逐渐提高。彩色沥青路面的多功能性逐渐引起各地市政建设者的关注。随着标准规范和施工技术逐渐成熟,各类彩色沥青将在改善城市居住环境、建设小康社会、提升人们生活水平方面发挥更大的作用。


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