彩色路面铺装技术及发展概述

摘要 彩色路面因其性能和外砚上的优势受到越来越多的重视和关注, 在很多国家得到

应用. 主要介绍了国内外彩色路面的发展概况, 彩色路面的种类, 混合料的设计方法及施工工

艺, 并指出了彩色路面的广阔发展前景，推介了广州天蓝化工科技公司的彩色路面复合材料系统及基本性能。

近年来, 随着经济的发展和人们生活水平的不断提高, 人们对道路和环境的协调有了更高的要求, 而彩色路面为我们提供了一个新的思路。世界上许多国家已经注意到铺筑彩色路面可以起到美化环境, 给人以良好心理感受的作用, 同时又能诱导交通, 并对彩色路面进行了卓有成效的研究和应用。

l 彩色路面的发展史及功能

1.1国内外概况

彩色路面的研究与应用可追溯到20 世纪50年代欧美等国家,60 年代前苏联道路科学研究所以及哈尔科夫公路学院对彩色沥青路面铺设进行了研究和应用, 并先后在莫斯科、哈尔科夫等城市铺筑数万平方米的彩色沥青混凝土路面。1 9 70 年, 在日本召开的万国博览会, 其所铺筑的彩色广场使人赏心悦目、美不胜收, 烘托出万国博览会的热烈气氛, 取得了良好的效果。1 9 9 5 年法国巴黎铺筑了一段长约30 km 的蓝色路面, 研究表明蓝色路面可以使驾驶员精神愉快、减轻疲劳。目前彩色路面在国外有很多的应用实例, 如英国伦教白金汉宫前的林荫大道全部铺装成铁红色路面; 荷兰阿姆斯特丹、海牙、鹿特丹等城市在人行道上都设有1.5 ~ 2.o m 的铁红色沥青路面自行车道; 日本北九州市1 99 号过道, 靠边的两侧车道铺成铁红色路面、大阪浪速区则在停车站车道上铺有草绿色的路面等。

我国彩色路面的研究开始于20 世纪80 年代初,1 9 9 9 年长安大学郝培文等研制出性能可与优质石油沥青相比拟的系列彩色沥青, 并在成都市提督街非机动车道上铺筑了试验路, 使用效果良好; 同济大学吕伟民等采用两种树脂和矿物油第一彩色胶结料进行试验方法和性能的研究,2 0 0 3年沈阳市城建沥青混凝土厂的王利泉等也采用石油树脂和矿物油进行了彩色沥青的研究; 2 0 0 4 年辽宁石油化工大学高明等人以辽河70 号沥青为基质沥青, 研制了几种彩色沥青并对其进行了一定的技术性能研究。我国第一条较长的彩色沥青路面是厦门市府两侧非机动车道和环岛路旅游观景道。应用实例还有西安市雁塔路两侧非机动车道; 无锡环太湖公路; 北京市长安街延线路新大城彩色篮球场和石景山游乐场等等。

1.2 彩色路面的功能

纵观国内外彩色路面的应用情况, 彩色路面主要应用于城市道路, 风景区、疗养院、公园、广场等。彩色铺装的功能可体现在三个方面: 实用性方面、艺术性方面和物理功能方面。广州天蓝科技彩色防滑路面复合材料系统在河南、广东、河北、山东、江苏、山西、湖北、黑龙江、陕西、江西、浙江、辽宁、四川、安徽、内蒙古、广西、云南、福建、湖南、吉林、甘肃、贵州、重庆、新疆、青海、宁夏、天津、北京、海南、上海已有成功的应用。

a ) 彩色铺装在满足路面基本的使用功能的基础上, 可以通过特殊的色彩、质感和构造加强路面的可辨别性, 划分不同性质的交通区间, 对交通进行各种警示和诱导, 有效的限制车速, 从而进一步提高道路交通的安全性能。专家认为, 在道路中铺筑不同色彩的路面在某种程度上比竖立交通标志牌更好, 它更容易起到警示的作用。例如在事故多发地段铺筑红色或者黄橙色路面, 可以直观地提醒驾驶员注意, 做到谨慎行车。

b ) 天广州蓝科技彩色铺装在道路景观中占有极其重要的地位和作用, 是改善道路空间环境最直接、最有效的手段。在道路景观中铺筑铺设各种色彩的彩色路面和广场, 与周围建筑、植被相映相辉, 可使环境更具魅力更为宜人。

c )彩色路面的物理功能主要指热工方面的作用。不同色彩明度的物体对光线的反射率存在一定的差别, 明度高的物体, 反射率高, 吸热量小,反之吸热量大。根据这个原理, 设计方案时, 彩色路面也可以作为调节环境温度的因素之一加以考虑。表现在混合料路用性能方面, 就是在同样的日照、气温条件下, 抗高温变形能力增强。

2 彩色路面的种类

彩色铺面根据选用的材料和施工工艺不同,可以分为: 掺入彩色颜料, 在铺设期间把彩色碎石压入面层中, 彩色表面处理, 采用一般沥青与彩色集料混合, 采用浅色结合料的沥青混合料, 彩色水泥灌浆沥青路面。

2.1 掺入彩色颜料

该法是直接将颜料作为矿粉加入沥青混合料中拌和, 用以铺筑路面, 但是由于沥青褐色屏蔽作用, 颜料的色彩显示不出来, 仅红色颜料可以

做到被接受的暗红色, 而对于黄色、绿色、蓝色等浅色则根本无法显示。

2.2 在铺设时将彩色碎石压人面层中

热压式沥青混凝土可以在碾压时将装饰性彩色碎石嵌压在表面。热压式沥青混凝土重要的特性之一是它的级配为间断级配, 也就是说, 粒径2. 36-9. 5 mm 集料含量很少, 它是由砂、细的矿质填料和沥青组成的结合料中掺入14-16 mm中粒径的彩色集料。

2.3 彩色表面处理

彩色表面处理分为三种情况: 彩色稀浆封层是近年来在欧洲应用的一种彩色路面施工新技术, 它采用改性乳化树脂作为粘结料, 集料采用彩色碎石, 配以颜料及添加剂, 使用专门摊铺机进行施工, 摊铺厚度一般为4 - 6 mm 。由于该技术属于薄层罩面, 可以直接在原有路面进行施工,而不需要对原有路面进行铣刨前期处理; 彩色油漆涂层是在一般的沥青路面或者水泥混凝土路面上喷涂彩色油漆涂层或者其它相关产品, 其缺点是易磨损; 彩色表面处治是在沥青路面或者混凝土路面上撤布粘结力强的树脂, 再撒布有色骨料使其粘接。

2.4 采用一般沥青与彩色集料混合

当使用一般的沥青和彩色集料拌和时, 它所获得的颜色深度有赖于: 集料本身的颜色, 集料上粘结料膜的厚度以及暴露在道路表面的粘结料被交通磨耗速率。一般在普通及繁忙的道路上集料本身的颜色很快就会显露出来, 但是在轻的交通地区集料本身的颜色要在较长时间才能暴露出来。

2.5 采用浅色结合料的沥青混合料

浅色结合料是一种新型的铺路材料, 它与传统的筑路材料沥青有着相似的性质, 因此人们也常将其称为彩色沥青。浅色结合料在用于铺筑路面时可以任意配成不同的色彩, 色泽鲜明而且非常牢固。在石料选用方面也比较随意, 选用与颜料颜色相近的彩色石料可铺筑出纯色彩的彩色路面, 选用一般石料或者色彩与颜料反差较大的石料, 铺出的路面开始为纯色, 经过一段时间的磨耗, 可成为斑点相间的彩色路面。因此现在大多数彩色路面是采用这种工艺制作的, 其具有很好的应用前景。

2. 6 彩色水泥灌浆沥青路面

彩色水泥灌浆沥青混凝土路面是半柔性路面的一种, 施工时在浸透性水泥胶浆中掺入颜料进行着色, 然后将水泥胶浆灌入到开级配沥青混合料的空隙中, 经过养生后, 即形成彩色水泥灌浆沥青路面。其突出的优点是: 强度很高, 高温抗变形能力很强, 抗渗性好, 耐久且抗油蚀性好, 并且价格低廉。通过上述可知, 彩色沥青混合料和彩色水泥灌浆沥青混合料效果最佳。

3 彩色混合料的组成设计

3. 1 彩色混合料原材料的选择

彩色混合料原材料包括胶结料、矿质集料、颜料和外加剂等。

a ) 胶结料的选择

国内外生产彩色路面的结合料主要有两类:脱色沥青和浅色胶结料。脱色沥青是利用适当溶剂将石油沥青中沥青组分脱去, 剩下的颜色较浅的组分, 并配以适当改性材料生产得到。该生产工艺复杂, 投入资金大, 且污染严重, 很少使用。浅色胶结料是由树脂、聚合物、石油馏分等经过混炼而形成的, 其性能与道路石油沥青相当, 目前, 国内产品均属此类。

彩色胶结料的技术指标要求, 应考虑彩色路面使用场合和环境, 参考沥青技术要求, 并结合彩色沥青的特性和目前我国彩色沥青生产的技术水平综合确定。同时考虑彩色沥青的彩色耐久性要求, 提出薄膜烘箱加热试验后其颜色应保持稳定的要求。

b) 矿质集料的选择

矿质集料应该满足强度的要求, 矿料颗粒形状以接近立方体其多棱角为佳, 限制其针片状含量, 集料应清洁、干燥、无杂质和泥土。总之, 一定要严格要求矿料的物理技术指标, 对于不合格的矿料坚决废弃。由于彩色混合料不同于一般沥青混合料的一个重要差别就是色彩要求, 选用与预期混合料颜色较为接近的彩色石料或者颜色较浅的石料可以铺出纯色彩的彩色路面, 选用一般石料或色彩与颜料反差大的石料, 铺出的路面开始为纯色, 经过一段时间的磨耗, 可成为斑点相间的彩色路面。

c) 颜料的选择

颜料既是彩色路面色彩的主要贡献者, 也对路面成本有着较大影响。目前主要有无机颜料和有机颜料, 有机颜料色彩鲜艳, 但是价格昂贵、耐久性差; 无机颜料价格便宜, 耐光、热老化性能强, 长期使用下不易褪色。因此一般多采用无机颜料。颜料应能承受日光照射, 不褪色, 不溶于水, 并有良好的耐热性。颜料要做高温稳定性检验, 其方法是将颜料加热到2 0 0 ℃, 保温l h , 以色度变化与否衡量高温稳定性。

d) 外加剂的选择

若想提高混合料的某些路用性能时, 可以添加一些相应的外加剂。如添加抗剥落剂来提高混合料的抗水侵害能力, 添加抗车辙剂来提高混合料的抗高温变形能力, 特殊级配还需纤维等。

3. 2 彩色混合料的配合比设计

与普通沥青混凝土相同, 彩色沥青混凝土配合比设计采用马歇尔试验方法。道路多采用AC -13 或者A C-16 级配。对于其它使用场合, 如停车场、住宅小区等可以采用较薄层的彩色沥青路面,其级配可选用AC-15 或者AC-10 等。

实际设计时, 应根据天蓝科技彩色路面使用场合和环境在级配范围内适当调整。比如, 为提高彩色路面的高温稳定性和抗滑能力, 适当增加中间档次的粗集料, 形成S 型嵌挤密级配。

颜料用量的选择极为重要, 因为颜料是控制混合料颜色的最主要因素。颜料的用量直接影响彩色路面的颜色和颜色的耐久性, 通常增加颜料用量, 路面颜色更加鲜艳, 同时耐久性增加。在确定颜料用量时, 可按彩色结合料生产配合比掺加不同含量颜料, 经反复比较, 得出最为鲜艳的颜料用量, 然后按此用量调整生产配合比, 并进行马歇尔试验, 当马歇尔技术指标也合格后便可以使用。

4 彩色沥青混合料的施工工艺

彩色沥青混合料的施工摊铺基本与普通沥青混凝土相同, 不同之处是各工艺路线上所加的材料有所改变, 如填料变为颜料, 骨料变为彩色石料, 沥青变为浅色胶结料。

4. 1 混合料的拌和

a ) 在天蓝科技彩色混合料的拌和前, 应用柴油将搅拌站的拌和缸和沥青输送管道、运输车、施工机械设备等清洗干净。

b) 拌和过程中严格控制拌和的时间和温度,温度应控制在160 ~ 170℃ , 拌和时间比普通沥青混合料多10 -15 s 。为了使颜料拌和均匀, 每盘料的拌和时间差异应小于3s。

4. 2 混合料的摊铺及碾压

a ) 清洗摊铺机和压路机。摊铺机的清洗采用干骨料反复摊铺, 直至骨料无黑色痕迹为止。压路机应采用柴油擦洗, 并在厚纸或麻袋上反复行走, 直至没有黑色压痕为止。

b ) 为了提高界面粘结力和减少雨水渗到路面结构, 摊铺前基层应清扫干净, 喷洒乳化沥青,其用量为0.3 -0.5 k g / ㎡。摊铺必须在乳化沥青全部破乳后进行。

c ) 混合料摊铺应保持连续, 并做到全幅不间断一次成型, 以保持色泽一致粒料均匀、美观。

d) 彩色混合料的碾压同样分为初压、复压、终压三个阶段。初压温度控制在135 ~ 145 ℃, 终压温度不低于80 ℃。碾压过程应按“紧跟、慢压、高频、低幅” 的原则进行。

5 结语

a )天蓝科技彩色路面在国内是近几年才兴起的一种新型的结构路面, 使用时应该根据当地气候、环境条件, 因地制宜合理选料、正确施工, 并积极研究新型彩色铺装材料、结构和设备等。该系统属于柔性聚氨酯改性高性能环氧树脂体系，形成高强度柔性抗冲击复合材料彩色路面基础连接料，具有高强度、防水防滑性能优异、耐紫外老化的新型路面复合材料系统。

b ) 天蓝科技彩色路面在促进道路交通安全和美化街路空间环境领域发挥着重要作用。在城市交通与环境协调发展的21 世纪, 作为一种道路面层景观铺装材料具有很好的发展前景。