彩色沥青 混凝土 的应用研究

文 /李辉中、黄文婷、王路松

彩色沥青混凝土作为一种新型的路面材料，其路用性能与普通热拌石油沥青混凝土相同，可用于步行街、景观区、建筑屋顶、学校操场、球场、居民区的甬道和慢车道、公园游览路以及一些特殊的道路等，能改变路面的单一色调，美化环境；亦可用于人行横道、十字路口及事故多发地段或医院、小学校门前，用以规范道路类别，方便运行管理，维护交通安全；同时，使用彩色沥青混凝土可以改变由于大量铺筑沥青路面而产生的 “热岛”效应，减少环境污染。

彩色沥青混凝土作为一种新产品，从选料、级配设计到拌和、摊铺和碾压的每一个环节都要考虑到其自身的特点， 完全依据规范生产施工是不够的 ，因为各环节之间相互影响，哪一环节出现了问题，将直接影响最后的效果。本文从试验及应用角度分析其在选料、配合比设计及最佳沥青用量确定等方面易出现的问题，并探讨解决问题的途径。

1．彩色沥青混凝土原材料选择

彩色沥青混凝土的原材料主要有：脱色沥青，集料，填料以及颜料。由于多用于景观铺筑，而这些工程的特点是要求路面平整、美观，强度不必太高，所以多采用 AC-10I、AC-5I型级配。使用集料规格一般为5～10mm、3～5mm及机制砂、天然砂，填料多采用石灰岩矿粉。对于胶结料，可以直接使用彩色沥青，也可以使用脱色沥青并掺加颜料。

1.1集料的选择

用于彩色沥青混凝土面层的粗集料应具有良好的颗粒形状，洁净、干燥、无风化、无杂质，具有足够的强度、耐磨耗性，并与脱色沥青粘附力强。由于5～10mm集料针片状含量、黏附性等指标不易检测，所以在选择石料的时候尤其要注意原岩的选择。由于酸性石料与沥青的粘附力差、水稳定性不好，宜选择碱性石料。对于石料性质，可以采用同产地、同料厂的较大粒径石料进行试验作为参考。本公司石料来源稳定，主要是 北京 及河北三河的石灰岩，选择规格为 10～20mm石料进行试验，试验结果 见表 1。由表1可 见，三河产石灰岩针片状较少，软石含量少，与脱色沥青的黏附性等级同为 4级。但是试验过程中发现， 北京 石料的沥青裹附程度 弱 于三河石料；同时， 北京 产石料的针片状含量高，石料的压碎值偏高。所以，最终选择三河产石料。

表 1 集料试验结果

沥青混凝土的细集料可采用天然砂、机制砂， 不宜使用石屑。 细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并由适当的颗粒组成。由于天然砂一般风化严重，含泥量较高，所以在交通部 2005年1月1日实施的新的《公路沥青路面施工技术规范》中明确规定，热拌密级配沥青混凝土中天然砂使用量通 常不 宜超过细集料总量的 20%，从而对于天然砂的使用有所限制。因此在机制砂的质量能够保证的前提下，彩色沥青混凝土细集料可以完全 使用机制砂 。机制砂是指选用优质石料，并采用专用制砂机制造的水洗砂。目前，大多数石料厂家的机制砂实质上是石料厂破碎石料时通过 4.75或 2.36mm筛下部 分的石屑。这两种细集 料从外 观看，石屑含土量偏多，级配不均匀，砂当量试验结果也有很大差异，试验数据见表 2。另外，细集料应与胶结料有良好的粘结能力，这一点也是由生产机制砂所用的原岩决定的。

表 2 细集料试验结果

填料的重要作用是与胶结料组成胶浆，填充于骨料间的空隙中，并将矿料颗粒粘结在一起，使沥青混凝土具有抵抗荷载和环境因素作用的能力。在彩色沥青混凝土中，填料有两种：一种是矿粉，另一种是彩色的颜料。经实践证明，完全使用颜料，一方面将大大提高混凝土的成本，另一方面颜料在性能上不同于矿粉；完全不使用矿粉，混凝土粘结性及强度均不足，难以压 实。此外，从沥青混凝 土的路用性能和产品颜色亮丽上考虑，最好不使用拌和机的回收粉。

1.2胶结料的选择

胶结料在沥青混凝土中是构成沥青混凝土结构的重要材料，直接决定了沥青路面的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性。沥青用量的多少，对路面抗滑性及施工和易性有重要影响。彩色沥青路面中的脱色沥青除了要满足以上性能要求外， 还要降低自身颜色深度， 以最大限度使沥青混凝土的色彩艳丽，满足施工的景观要求。

本公司使用的是自己研制的脱色沥青（是一种合成沥青，成分保密），并按照北京市路面常 用道路石油沥青技术要求划分标号，分为 90号与70号。经工程实践检验，90号脱色沥青可以满足目前北京市不同的路面要求，检测指标见表3。

表 3 脱色沥青的试验指标

脱色沥青同普通沥青一样在低温状态下可以长期存放，但是不同批次制作的脱色沥青混合使用前应先搅拌均匀，并经检验合格方可使用。脱色沥青在贮运、使用，及存放过程中应有良好的防水措施， 并应避免雨水进入沥青中 ，影响沥青 使用性能 及混凝土质量。

1.3颜料的选择

颜料的传统用途在于配置涂料、油墨以及着色塑料和橡胶。随着印染助剂及印染技术的发展，颜料开始涉入纺织品着色领域。颜料从化学组成来分类，可分为无机颜料与有机颜料两大类。由于彩色沥青混凝土在生产中的特殊性，对于颜料不仅要求其颜色、遮盖力、着色力，还要考虑其稳定性，尤其是耐热性。在高温环境下使用，有机颜料会发生分解反应，其结晶形态也可能变化，形成更完整的、结晶度更大的晶体，导致其颜色变化。总体来说，无机颜料的耐候耐光耐热性远比一般有机颜料强。在沥青混凝土生产中，由于颜料直接接触高温沥青及集料，所以要求颜料耐热性要高于沥青混凝土生产时集料最高加热温度。按照交通部 2005年1月1日实施的新的《公路沥青路面施工技术规范》规定，间歇式拌和机集料最高加热温度为190℃，所以要采取一个简单试验来考察颜料的耐热性：将所选几种同样颜色但结构不同的颜料在180℃烘箱中静置2h，再将放入烘箱前的颜色与取出后颜色进行对比，选择色差变化最小的颜料即可。此外，颜料的不同的颗粒大小会使颜色发生变色，遮盖力、着色力的强弱也会随之而变。这些都是在选择颜料时应着重注意的问题。

2.彩色沥青混凝土配合比设计

彩色沥青混凝土由于多铺筑小区、人行道，对强度的要求不高，矿料级配一般选择 AC-5I型AC-10I型沥青混凝土，其各项技术标准与国标一致。配合比设计一般采用马歇尔试验设计方法，包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。在生产验证阶段， 进行浸水马歇尔试验检验其水稳定性。

2.1目标配合比设计

根据选好的材料通过矿料级配进行配比计算，找出最佳状态的配合比。级配曲线在推荐范围的中值不一定是最理想的级配，要根据材料本身的特点和具体工程特点而定。如纯粹是人行景观路、球场，则选择细型级配，合成级配靠近范围的上限；如建成后有车辆交通量，则选择粗型级配，合成级配靠近范围的下限，如图 1所示。然后按照同型号普通沥青混凝土的最佳沥青用量，以±0.3%为幅度选择不同的油石比进行马歇尔试验，得出最佳沥青用量。

2.2生产配合比设计

目标配合比确定之后，要使用实际施工所用的沥青混凝土拌合设备进行生产配合比的设计。试验时，矿料按目标配合比设计的比例由冷料仓进入加热滚筒，经震动筛分后进入热料仓，试验人员取热料仓集料进行二次筛分，再一次求出实际配合比，使其合成级配在级配范围内，并最大限度 的接 近目标配合比级配合成值，按照此级配结果以目标最佳油石比按 0.3%差值进行马歇尔试验，得出生产配合比结果。

2.3生产配合比验证

一般沥青混凝土配合比设计，通过试拌试铺来检验生产配合比。由于彩色沥青混凝土的工程用量小，不可能对每个工程都铺筑试验段进行配合比验证。在实际操作中，都是在生产前进行少量试拌，由试验技术人员进行现场目测，从历次彩色沥青混凝土生产实践经验中，确定混凝土是否合格及能否用于工程上。

需要说明的是，彩色沥青混凝土的配合比设计目标不仅仅是使沥青混凝土的各项物理力学指标符合规范的要求，更重要的是必须满足工程对于颜色的要求，所以在配合比设计的过程中必须加入颜料进行外观检查及马氏试验指标验证。加入时间以目标配合比设计阶段为宜。由于加入的颜料表面积较大，彩色沥青混凝土的油石比要比普通的沥青混凝土偏高。

以 90号脱色沥青为胶结料进行试验为例，得到的沥青混凝土性能指标与普通沥青混凝土相比，除由于油石比高、密度及稳定度略小外，基本没有什么差异。

表 4 沥青混凝土物理力学指标

3．彩色沥青混凝土的生产工艺及质量控制

本公司原有沥青混凝土设备为间歇强制式拌和机，其按照彩色沥青混凝土的试验室工艺流程进行了设备改造，用于生产彩色沥青混凝土，工艺流程见图2。

图 2 间歇式设备生产彩色沥青混凝土工艺流程图

由于彩色沥青混凝土一般要掺加颜料，为保证拌和均匀或使用黏度相对普通沥青较高的脱色沥青生产，所以拌和时间较普通沥青混凝土长，以混凝土颜色均匀、无花料为准。在其中，应对几中材料的投放顺序进行科学排序，以保证产品色彩最佳为原则。

彩色沥青混凝土生产用的颜料及脱色沥青不耐高温，在较高温度下拌和会发生理化性质的变化，表现为颜色变暗，直接影响彩色沥青混凝土的铺筑效果，所以拌和温度宜低，并要确保在运输途中料温不致有较大的降低，以保证摊铺时的混凝土温度。因此必须保证产品运输、施工过程通畅，同时为保证色彩稳定应对施工机械进行全面清洁清理。

4.工程实例

本公司生产的彩色沥青混凝土在北京市有多处成功实例，典型的有

亦庄卡丁车场（红、黄、蓝、绿色）总政大院体育场（红色）

北京城北变电站（钛灰色）总参三部篮（色）

朝阳公园景观路（红色）其他高档别区（色）

5.结语

实践证明，彩色沥青混凝土的应用受诸多因素的影响，如脱色沥青性能、配合比设计、生产施工工艺等，因此要加强技术水平的提高，积累实际应用经验，对生产过程进行严密监控，随时对变化的情况进行调整，使 彩色 沥青混凝土的生产施工始终控制在较为理想的状态。另外，现在北京奥运场馆的设计融入了很多景观铺筑，充分说明彩色沥青混合料的市场应用潜力大，人文效果好。

作者单位：北京路新大成沥青混凝土有限公司