掺加氧化铁的彩色沥青混合料配合比设计

姜东宝 肖亚男 孙凌

黑龙江工程学院，黑龙江 哈尔滨 150050

1. 概述

彩色沥青混凝土路面研究与使用追溯到20世纪50年代，从北美国家开始研究，到60年代初前苏联道路科学研究院,哈尔科夫公路大学已对彩色沥青铺设技术进行了研究,并且先后在莫斯科等城市铺筑了数万平方米的彩色沥青混凝土路面。这种彩色沥青路面不仅可以与周围的建筑更好地协调，而且还可以起到美化城市和诱导交通的作用。

对于这方面的探讨我国开始于80年代。近几年，彩色沥青混凝土路面作为一种新型的路面，起到了美观，降噪的作用，在公路、道路、公园或广场上等场所使用得越来越多，引起了人们的兴趣和关注，被全球工程界视为“新型绿色建材”。

2. 普通沥青混合料配合比设计

颜色是本次彩色沥青混合料的一个极为重要的环节，而颜料是控制混合料颜色的最主要因素，颜色用量选取应慎重，本实验选择了红色的氧化铁作为颜料。如图1所示

图1 铁红颜料

本实验选用90#道路石油沥青配制彩色沥青混合料。沥青三大指标见表1。

表1 90#石油沥青的试验结果

彩色沥青混合料同样重视矿料的性能，矿料应该满足强度的要求，级配合理，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、无杂质和泥土等，其各项指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004的要求。石料筛分结果见表2。

矿料选择如下：

(1)碎石的规格为S9，公称粒径为10mm～20mm；(2)石屑规格为S15，公称粒径0～5mm；(3)细集料为中砂；(4)矿粉。

表2 矿料筛析结果汇总表

混合料的级配范围选用AC-13，如表3所示。

表3 沥青混合料矿料级配范围

采用图解法对3的矿质混合料进行组成设计，得到矿质混合料配合比计算表，列于表4。

表4 矿质混合料和成级配计算表

3. 确定普通沥青混合料的沥青最佳用量

按碎石：石屑：砂：矿粉=25%:36%:30%:9%的用量比例,沥青按油石比计选用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%，制备试件，进行马歇尔试验。

根据不同油石比的沥青混合料实测密度，计算空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等物理指标，汇总于表5，测定马歇尔稳定度、流值亦汇总于表5。

最终算的沥青混合料的最佳油石比为4.7%。

4. 铁红用量的确定

为配制等同于建筑图谱色彩体系中（C0/M0-100/Y20/B0-100）范围内彩色沥青混合料，初步选择铁红的用量为1%、3%、5%、7%、9%，充当部分矿粉。通过与国际标准色卡（CMYK）比较，铁红掺量在5%～9%满足色彩体系中（C0/M0-100/Y20/B0-100）范围，如图2。

用铁红掺量为5%，6%，7%，8%，9%充当部分矿粉，重新制作彩色沥青混合料马歇尔试件，然后进行马歇尔试验。

图2 彩色沥青混合料试件

5. 数据分析

用不同铁红掺量制备的彩色沥青混合料试件进行表观密度试验，测得结果及计算各项物理指标列于表6中。

表6 不同铁红掺量的彩色沥青混合料马歇尔试验结果

将马歇尔试验的数据处理绘图，如图3。用铁红代替部分矿粉制作彩色沥青混合料，从表6、图3中可以看出，随着铁红掺量的增加，密度呈增长趋势，空隙率降低，饱和度增加，稳定度呈正态分布，在7%时达最高，流值随着铁红的增加逐渐降低。根据《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004的马歇尔技术指标评定，最终我们确定了即满足路用要求，又在标准比色卡（C0/M0-100/Y20/B0-100）范围内的氧化铁掺量为5.2%～6.6%。

图3 不同铁红掺量的彩色沥青混合料马歇尔指标关系图

[1]王宝金，曹俊磊．彩色沥青混合料的配合比设计及施工控制[J]．中国市政工程，2011.2

[2]叶凌云,曾储惠．彩色沥青混合料设计与路用性能[J]．湖南交通科技，2010.4

[3]中华人民共和国交通部. 公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）[S]．北京：人民交通出版社，2004

[4]Veronica LIN，曹庆婕. 可撕式双向专业配色手册[M]．北京：中国计划出版社，2004