【5】彩色沥青混合料路用性能指标的试验研究

1、科技研究城市道桥与防洪年月第期彩色沥青混合料路用性能指标的试验研究唐仪兴摘、，邹桂莲，张肖宁（广东敦庆建筑工程有限公司，广东广州；华南理工大学交通学院，广东广州）要：该文以广东省的区域气候条件为例，通过马歇尔试验、多轮车辙仪和紫外线辐射室内模拟等室内试验方法，研究了彩色沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和老化特性等路用性能指标。关键词：彩色沥青混合料；高温稳定性；水稳定性；老化性中图分类号：文献标识码：文章编号：（）前言彩色沥青路面作为一种城市道路面层景观铺数为，年年的年均降雨量为，这种气候特点决定了水损害是广东省沥青路面破坏的主要形式之一，水损害一般在沥青路面使用的早期出现，危害很大。目前用于

2、评价沥青混合料高温性能的试验方法很多，马歇尔稳定度试验方法是由美国密西西比州公路局布鲁斯马歇尔（）提出的，迄今已经历了半个多世纪。年，美国陆军工程兵部队对马歇尔实验方法加以改进并添加了一些测试性能，最终发展成为沥青混合料设计标准。马歇尔试验设备简单、操作方便，被世界上许多国家所采用，也是目前我国评价沥青混合料高温性能的主要试验之一。马歇尔试验测定的力学指标为马歇尔稳定度和流值，稳定度是指试件受压至破坏时承受的最大荷载，以计，流值是达到最大破坏荷载时试件的垂直变形，以计。沥青混合料的水稳定性检验可以采用浸水马歇尔试验，通过浸水后的残留马歇尔稳定度是否合格来评定混合料的水稳定性。为研究颜料对沥青混

3、合料高温稳定性及水稳定性的影响，采用与（沥青混合料质量比）的颜料取代部分矿粉拌和而成的彩色沥青混合料，沥青采用普通的，对比彩色沥青混合料与空白的非彩色沥青混合料的高温稳定性与水稳定性，评价指标采用马歇尔试件浸水前后的马歇尔稳定度。由于不同颜料对混合料的性能影响不尽相同，本试验共采用了氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁紫、氧化铁棕、大红粉、群青、桔黄、铬绿、翠绿等种颜料进行研究。沥青混合料的级配类型采用公路沥青路面设计规范（）所推荐的级配，矿料级配采用级配中值，油石比采用，如表所示。装材料，与普通沥青路面相比，彩色沥青路面具有提高道路可辨识性、区划交通、景观铺装等优点，在提高道路交通安全和美化城市环境方

4、面，起到重要的作用。“公交优先”成为国内外特大城同时，伴随着市、大城市解决城市交通和能源与环境问题的重要对策，与传统的对于城市道路车辆通行“限时”、“限向”管理方式不同，利用彩色沥青路面区“公划不同性质的交通，在主要的城市道路上单辟交优先车道”，采用对于公交车辆“部分优先”的信号管理模式，已经成为城市交通“公交优先”的重要管理方式。彩色沥青路面在我国的应用和发展从单纯的景观装饰，铺筑面积很小的人行道、自行车道这类试验阶段，进入可以起到强烈的区划、警示作用的“公交优先车道”这类车行道的应用阶段，故有必要通过试验研究确定彩色沥青混合料在车行道荷载作用下的路用性能指标。彩色沥青混合料的高温稳定性、水

5、稳定性沥青混合料是一种典型的流变性材料，它的劲度模量随着温度的升高而降低，夏季高温时，沥青混凝土路面在交通荷载的重复作用下，很容易出现车辙、拥包、波浪、推移、泛油等由于高温稳定性不足而引起的破坏，这些高温破坏一般发生在沥青路面建成通车的年内，属于早期破损，因而对路面的危害很大。广东省属于亚热带气候，夏季高温炎热，且高温持续时间很长，高温车辙是路面破坏的最主要的形式之一。水损害是沥青路面的另一主要病害，据气象资料显示，年年广东省年均降雨天日收稿日期：作者简介：唐仪兴（），男，广西桂林人，工程师，从事道路工程设计、研究工作。马歇尔试验结果与分析马歇尔试验结果见表、表，表格中的每一组数据均为个马歇尔

6、试件的平均值。试件编号年月第期城市道桥与防洪科技研究中的或指颜料占矿料质量的百分率。从马歇尔的试验结果来看，各种颜料的马歇尔稳定度都比较高，可以满足规范对重交通道路马歇尔指标表筛孔尺寸（）通过百分率下限通过百分率上限混合料级配的要求，与普通沥青混合料相比，彩色沥青混合料的马歇尔稳定度与之大致相当，没有出现明显降低；从浸水马歇尔试验结果来看，群青、翠绿这两沥青混合料级配表油石比马歇尔试验结果表干质量（）毛体积相对密度马歇尔稳定度（）流值（）试件号无颜料大红粉大红粉氧化铁黄氧化铁黄铬绿铬绿桔黄桔黄铁红（）铁红（）翠绿翠绿群青群青氧化铁棕氧化铁棕氧化铁紫氧化铁紫试件高度（）空中质量（）水中质量（）表

7、浸水马歇尔试验结果表干质量（）毛体积相对密度马歇尔稳定度（）流值（）残留稳定度试件号无颜料翠绿翠绿大红粉大红粉铬绿铬绿桔黄桔黄群青群青铁红（）铁红（）氧化铁黄氧化铁黄氧化铁棕氧化铁棕试件高度（）空中质量（）水中质量（）科技研究城市道桥与防洪年月第期种颜料制作的试件的残留稳定度值比较小，尤其是群青沥青混合料浸水后有松散现象，不能满足规范对残留稳定度的要求，其余几种颜料试件的残留稳定度较好，与普通沥青混合料相比，残留稳定度没有明显降低，甚至略高于普通沥混合料级青混合料的水稳定性。可见，材料相同、配相同，仅以部分颜料取代矿粉的马歇尔试验结果表明，颜料对混合料的高温稳定性没有明显的负面影响，但是部分颜

8、料的水稳定性很差，例如群青、翠绿，其余试验用颜料的水稳定性很好，所以选用颜料时应首先进行沥青混合料高温性能尤其是水稳定性的检验。高温稳定性的进一步验证研究表明，混合料的马歇尔稳定度与车辙深图多轮车辙仪影响时，采用色彩效果较好的、工程中经常采用的（氧化铁红）、黄色（氧化铁黄）、绿色（美术绿），红色沥青采用，沥青混合料采用种级配类型，分别是、，采用规范级配范围的中值，如表所示，颜料掺配比例分别是，取代相应沥青混合料中矿粉用量的、，为了用尽量少的试验说明更多的问题，试验方案采用科学的正交设计法，试验采用的因素与水平见表。本次试验中车辙破坏的判定标准为：（）车辙深度达到，记录首次达到该车辙深度时的小轮

9、作用次数；（）如果混合料抵抗车辙能力强，那么小轮作用次后停止试验，记录下试验结果如表所示，每次时的车辙深度。一组试验数据是三次试验结果的平均值。度之间的相关性不是很好，不能很灵敏地判别不同沥青混合料高温稳定性的差异，因此本研究采用车辙仪进一步验证颜料对混合料高温性能的影响。多轮车辙仪是检验沥青混合料高温稳定性的一种理想的实验机，如图所示。试验结果的重复性与稳定性高，仪器在可控制的温度下对试件提供重复的轮荷载，并在很短的时间内产生可靠的数据，测试条件可以在干、湿两种状态下进行，并可以方便地分析数据并可绘出荷载变形曲线。它适用于标准的、马歇尔试件和旋转击实试样或者钻心取样的试件。仪器可测试的最大车

10、辙深度为，控温精度为±，测试轮接触压强（），如非特别注明，混合料高温稳定性试验温度采用。在进一步验证颜料对沥青混合料高温性能的表筛孔尺寸（）下限车辙试验结果表明，沥青混合料配合比是影响高温性能的最重要的因素，在试验采用的种配合比中，沥青混合料的高温性能远彩色沥青混合料的级配通过百分率（）上限中值下限上限中值下限上限中值沥青用量年月第期表水平因素城市道桥与防洪科技研究彩色沥青混合料正交设计的因素与水平与各地年均紫外线辐射通量密度的商。根据这一颜料占矿粉的百分比（）颜料的种类美术绿氧化铁黄氧化铁红概念，模拟了广州地区个月的紫外线辐射，广州地区的紫外线放大系数为，故其室内的模拟室外太阳照射

11、一个月的试验时间为（约为本研究共模拟了室外三个月的紫外线照射。）。将有色沥青混合料试件放置在紫外线辐射箱内，每隔观察一次，试验所采用的沥青为普通沥青。为了直观地说明紫外线辐射对有色沥青色彩的影响，尽量在相同的拍摄条件下，每隔对试件进行一次拍摄，为了减少误差，每一种色彩的试件制作个。试验结果表明，紫外线辐射对色彩的影响在试验的前期比较明显，照射后，试件颜色明显变深、变暗，但是以后，色彩变化不再明显，说明色彩渐渐趋于稳定。制作的试件中除掺加氧化铁红、大红粉，桔黄、氧化铁黄、氧化铁棕的颜色比较鲜亮外，其余颜料的试件经过紫外线照射后颜色均渐渐接近于黑色。大红粉制作的试件虽然较氧化铁红鲜艳明亮一些，但是

12、经过紫外线的照射之后，大红粉的耐紫外线能力较差，色彩变深变暗的速度大于氧化铁红。试验中还发现，有机颜料在混合料加热拌和过程中，对温度比较敏感，温度较高时，色彩迅速变深、变暗，热稳定性很差，因此在选用颜料时，一定要考虑其热稳定性，以便保证沥青混合料的正常施工。混合料级配表车辙试验结果颜料无无无作用次数（次）车辙深度（）试验编号混合料类型铁红铁黄美术绿铁红铁黄美术绿远优于其他两种沥青混合料类型，不论是否掺加颜料，小轮运行次以后，车辙深度均未达到，而其他两种混合料类型，均在小轮加载次以内，车辙深度达到了，比较而言，其他两种混合料类型中，沥青混合料高温稳定性优于沥青混合料。三种颜料相比，氧化铁红对沥青

13、混合料的高温稳定性没有不利影响，氧化铁黄与美术绿这两种颜料对混合料的高温性能有不利影响。结语（）马歇尔试验结果表明，各种颜料对马歇尔彩色沥青路面的色彩特性铺筑彩色沥青路面主要是为了取得良好的色太阳辐射对色彩的影响彩效果，而太阳光的辐射、尤其是紫外线辐射，是造成彩色沥青路面失去原有色彩效果的主要原因，为了保证彩色沥青具有良好的色彩效果，我们建立了太阳辐射实验室评价彩色沥青混合料的关系。稳定度影响不明显，但是浸水马歇尔试验表明，颜料对沥青混合料的水稳定性影响很大，某些颜料，如群青沥青混合料试件浸水后发生松散，因此在选择颜料时，必须进行水稳定性的检验。（）车辙试验结果表明，沥青混合料配合比是影响高温性能的最重要的因素。沥青混合料的高温性能最好，其次是，最差的是沥青混合料。在试验采用的三种颜料中，氧化铁红的高温性能最好。（）太阳辐射对彩色沥青路面色彩的影响在铺筑前期（约个月）较为明显，后期趋于稳定。大红粉制作的试件虽然较氧化铁红鲜艳明亮一些，但是经过紫外线的照射之后，大红粉的耐紫外线能力较差，色彩变深变暗的速度大于氧化铁红。有机颜料在混合料加热拌和过程中，对温度比较敏感。参考文献紫外线辐射的室内模拟我们自行制备了一个木箱用于模拟外界太阳的紫外线辐射，紫外线灯的功率（）为，装于木箱的