【道路工程】彩色沥青混凝土路面施工关键技术研究

所谓彩色沥青混凝土路面是指脱色沥青与各种石料、色料和添加剂等材料在特定的环境和温度下混合拌和，即可制成彩色的沥青混合料，经过摊铺、碾压而形成具有一定强度和路用性能的彩色沥青混凝土路面。其与普通路面相比，在促进道路交通安全和美化道路空间环境领域发挥重要作用。

1 彩色沥青混凝土路面主要性能及特点

（1）它具有普通沥青混凝土路面的良好性能，如足够的力学强度、一定的弹性和塑性变形能力，不扬尘、易清扫和冲洗、维护方便等。

（2）具有色泽鲜艳持久、不退色，改善了普通沥青混凝土路面黑色的单调性，可与周围景观相互协调搭配，既可以起到美化城市环境的作用，还能耐60 ℃的高温和- 23 ℃的低温，适合北方昼夜温差较大地区使用。

（3）有良好的弹性和柔性，脚感好，不仅适合老年人散步，且能防滑。彩色沥青混合料采用色牢度较高的氧化铁红颜料上色，混合料色彩稳定，不会对周围环境造成污染。

（4）具有诱导交通，使交通管理直观化的作用，具体应用于区分不同功能的路段和车道，以提高驾驶员的警觉性和识别效果，增加道路的通行能力和交通安全。

（5）普通的黑色沥青含挥发性轻质馏分较多，对环境污染较大,甚至有的还会产生“热岛”效应；彩色沥青混凝土的轻质馏分挥发极少, 对环境污染比黑色沥青大大减少。

2 彩色沥青混凝土路面施工关键技术及质量保证措施

2.1 原材料的选择

（1）脱色沥青：该工程选用的脱色沥青，是一种石油中间产品添加高分子聚合物经特殊工艺制备而成的粘度较高的浅色胶结料，其性能界于普通沥青与改性沥青之间，可延长道路的使用寿命。

（2）粗集料：为保证彩色路面颜色的耐久性，应选用与颜料颜色一致或接近的石料，但由于红色石料在当地受材料来源、性质、加工、成本等方面的限制，仍采用当地花岗岩机轧碎石。鉴于颜料的掺加量较小，为保证色彩效果，可适当增加颜料的掺量，相对而言，成本较低，且效果明显。

（3）细集料：本次施工中细集料应采用与粗集料相同石料轧制而成的机制砂、石屑，尽量不用或少用天然砂，以减少含土量，突出颗粒级配，增强色泽亮度和道路质感。

（4）填料：填料一般采用红色石料磨成的矿粉，能突出颜色效果，但由于当地红色石料通常为酸性石料，会降低道路的抗水毁能力，因此为提高道路抗水毁能力，采用由石灰石等碱性岩石磨成的矿粉，同时要求外观呈白色。

（5）颜料：颜料是彩色沥青路面色彩的来源，因此必须重视颜料的选择，目前国内颜料主要有无机颜料和有机颜料两种，有机颜料色彩鲜艳，但价格昂贵，耐久性差；无机颜料价格便宜，耐光、热氧化能力强，在长期使用下不易退色，其中氧化铁红颜料是价格最低，应用最为广泛的颜料，具有良好的耐老化耐酸碱腐蚀能力。

2.2 热拌彩色沥青混凝土配合比设计由于本次彩色沥青混凝土路面为轻车道，结合当地的原材料及设计规范要求，经过配合比的三阶段设计，彩色沥青混凝土面层采用AC- 5I 型级配，这种密级配沥青混凝土具有密实、耐久、便于施工等优点。同时这种级配的沥青混合料具有较高的构造深度，有较强的质感，表面颜料也不宜磨损。为了确保彩色沥青混凝土的质量及外观要求，铺筑出最佳效果，选择、配制了几种规格的沥青混凝土。其中包括AC- 5I、AC- 10I、AK- 13A、AM- 5 沥青碎石等四种级配类型的样品试件。通过对外观色泽及试验结果的反复比较，反复验证，最后确定彩色沥青混凝土的级配类型为AC- 5I。从外观比较可以看出AC- 5I 和AM- 5 两种级配类型外观色泽效果较好，但AM- 5 沥青碎石空隙率太大，容易受雨水侵蚀，缩短路面的使用寿命；AC- 5I 不但空隙率小，级配颗粒均匀，而且从外观、色泽上比较，效果更加突出。按照1%、1.5%、2%、2.5%、，分别测定各项指标。

本着满足规范要求和经济的原则，确定颜料掺量为2%。通常，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。本次彩色沥青混凝土铺筑在甘肃省尚属首次，在保证实体质量的同时，更加突出外观色泽效果，是彩色沥青混凝土区别于黑色沥青混凝土的关键所在。依据目标配合比试拌试铺，经检测，。但从外观来看，没有达到预期效果，外观色泽发暗，没有光泽，表面细集料密集，路面的粗糙度显现不够，甚为平淡。为了进一步突出外观颗粒级配效果及色泽效果，对目标配合比矿料级配在路面规范允许的范围内对4.75 mm 和0.075 mm 筛孔通过率进行调整，重新试拌试铺后，，外观质量有了明显改善，增强了粗糙度，突出了色泽效果。

2.3 彩色沥青混凝土施工设备改造由于本次施工的彩色沥青路面工程量不大，只对部分设备进行改造和清洗即可保证工程质量，又能达到节约成本的目的。

（1）为了确保脱色沥青原材料的质量，原有的黑色沥青储存罐与沥青输送管道清洗困难，清洗质量无法保证。根据本次脱色沥青的用量，制作40 t 脱色沥青储存罐，并重新敷设一套配套管道，以从源头上保证彩色沥青混凝土的颜色纯正。

（2）为了保证彩色沥青混合料不受污染，对拌缸、运料小车、运输车辆、摊铺碾压设备残留的黑色块料进行清理，并采用有机化工原料对死角部位进行彻底清洗。

2.4 彩色沥青混合料拌和时间、拌和温度控制

（1）颜料投放根据配合比试验，氧化铁粉颜料的掺加剂量为沥青混合料的2%时，既能突出彩色沥青路面的颜色效果，又可节约成本。为了准确控制颜料的投放量，对每盘混合料拌和量按2.5 t 控制，所掺加的颜料为50 kg（25 kg/ 包），用人工从拌缸窗口加入，既节约了投料前的分装费用和损耗，同时又节约了时间，降低了劳动强度。

（2）拌和时间控制传统的黑色沥青混凝土拌和时，矿料加热进入拌缸后，即刻进行喷油拌和，但彩色沥青混合料拌和时，在矿料加热进入拌缸后，人工加入颜料，此时为了确保颜料与矿料充分拌和，须先干拌10～15 s 后才开始喷油，以防颜料结团，分散不均匀，导致混合料色泽不一致。彩色沥青混合料的总体拌和时间比改性沥青拌和时间延长10～15 s。

（3）拌和温度控制由于脱色沥青的性能接近改性沥青，所以在拌和温度按改性沥青拌和温度下线控制，即应控制在170 ℃～180 ℃。2.5 彩色沥青混凝土路面碾压质量控制由于脱色沥青的性能接近改性沥青，沥青的粘度较大，拌和温度较高，但摊铺厚度仅为3 cm，温度损失较大，因此要坚持“紧跟慢压”的原则，尤其对局部麻面处理要在压路机初压后处理，否则温度降低后处理部位会产生颜色差异，而且容易出现压碎石料，形成“白点”或“白线”，影响外观质量。

3 施工控制措施总结

（1）本地材料的使用可以解决彩色沥青混凝土成本过高的问题。兰州市北出口轻车道彩色沥青混凝土路面施工的成功，就证明了当地材料在彩色沥青混凝土中运用的可行性。建议在以后彩色沥青混凝土的应用中应就地选材，在本地材料中多作研究，才具有真正的实际推广意义。

（2）配合比设计在本次彩色沥青混凝土配合比设计阶段，我们借鉴和学习了其他城市关于彩色沥青混合料类型的成功经验，结合甘肃省的气候及与周边环境的协调性，通过试验检测，以当地材料为主，优选合格的材料，以满足实体质量为前提，以实现彩色沥青路面色彩效果和级配观感质量为重点进行配合比设计。

（3）在拌和时，拌和设备要有良好的除尘系统，回收的粉尘禁止使用，否则直接影响到彩色沥青混凝土的颜色鲜艳程度和光泽。

（4）严格控制拌和时间和温度，在矿料和颜料加入拌缸后干拌10 s，使颜料在矿料中分布均匀，在喷洒沥青后，按改性沥青拌和时间延长10～15 s，以确保混合料色泽一致。彩色沥青混合料所使用的脱色沥青的性能接近改性沥青，所以在拌和温度按改性沥青拌和温度下线控制，即应控制在170 ℃～180 ℃。

（5）颜料可作为填料替代等量矿粉，可消除由于矿粉偏多而造成的混和料颜色发暗，没有亮度光泽的缺陷。

（6）为确保沥青混合料颜色鲜艳，防止原有黑色沥青的污染，在生产之前应将拌缸清洗干净，重新设置沥青储存设备和输送管线。

（7）为突出彩色路面的质感和颜色光泽，在级配选型上采用细型偏粗的级配类型。

（8）碾压机具采用5～8 t 光轮压路机，不宜使用胶轮压路机，对摊铺过程中出现的局部离析，要在摊铺后及时处理，否则无法形成整体;处理越迟，混合料温降过快，处理后的部位色差越大。

4 工程施工总结工程中通过对原材料的选择，配合比的设计，混合料的拌和、摊铺、碾压，对施工质量控制得出以下结论：

（1）严格原材料的选择，确保工程质量。该工程首次使用的脱色沥青作为一种新型的沥青材料，在选择供应商时，既要对其业绩和工程实例进行考察，更主要的是所供应的脱色沥青要符合地区气候条件，并对其常规指标参照《公路沥青路面施工技术规范》进行验证，合格后方可采购使用。

（2）彩色沥青混凝土配合比设计时，要以满足工程实体质量和突出路面色彩观感质量进行双控，应最大限度地采用当地材料，既可降低工程成本，又可为以后的施工积累丰富的经验。

（3）颜料的掺加剂量不宜过大，必须通过平行试验确定合理经济的用量。

（4）为使彩色路面达到色彩绚丽的外观效果，彩色沥青混凝土的油石比相对普通沥青混凝土略高。

（5）为确保色彩质量，对原有黑色沥青混凝土施工设备进行更新、改造及清洗。

（6）沥青混合料拌和时一定要严格控制拌和时间和拌和温度，保证混合料的颜色均匀和压实质量。

（7）混合料碾压时，要紧跟慢压，压路机吨位不宜过大且不得过振，避免压碎石料，同时复压后严禁二次找补，以防影响外观质量。彩色沥青混凝土路面的成功铺筑将推动彩色沥青混凝土铺筑技术在甘肃省的广泛应用，在施工中所总结的施工经验和各种技术参数、施工工艺流程、使用信息反馈等，有很高的地域实用性，具有推广价值。彩色沥青混凝土路面技术开发、研究的迅速发展及广泛应用，对城市道路建设将发挥很好的效用，具有十分巨大的社会意义和经济价值。