临海景观公路彩色路面设计及应用

■郑建艳

(福建省交通规划设计院，福州 350004)

随着人们生活水平以及艺术品味的提升，道路与环境的协调统一逐渐受到人们的重视，传统的灰色水泥路面或黑色沥青路面逐渐使人产生审美疲劳，在此前提下，彩色路面应运而生。对于临海公路，由于受海水潮汐及海浪的拍打、冲刷作用，道路很容易产生病害，影响道路行车舒适性及安全性。因此，临海公路路面结构及色彩的选择是否合理，是其能否在充分发挥交通功能的同时兼顾景观效果的重要影响因素。本文以莆田市湄洲岛环岛东路旧路提级改造工程为例进行分析，探索经济合理的彩色路面结构。

1 工程概况

湄洲岛位于福建省莆田市秀屿区，为国家4A级景区，夏季高温多雨，年平均气温21℃。湄洲岛环岛东路始建于1995年，按四级公路标准进行设计，水泥砼路面宽9m，经过近20年的使用，路面已经产生病害，现对其按三级公路进行升级改造，改造段落为K0+000～K3+021.017，全长3.021017km，其中K0+000～K2+856段拟采用彩色路面，提升其交通服务及景观功能。

2 彩色路面方案选择

彩色路面的研究与应用始于欧美等国家，我国 在这方面尚处于初级阶段，相关的研究成果有限，工程经验积累少，但随着人们对交通安全和环境重视程度的提高，彩色路面必将逐步广泛运用，对其进行探索有着现实的意义。目前彩色路面主要有彩色沥青路面、彩色防滑路面、彩色透水路面、彩色压印路面等，但由于材料、技术及经济原因，在实际应用时，大多局限在广场、景区、公园道路，普通公路的应用较少。彩色路面方案的选择要结合项目的环境特点、施工条件和财政状况等综合考虑。对于湄洲岛环岛东路路面改造，拟根据以下几方面进行路面方案比选：

2.1 沥青砼路面与水泥砼路面方案比选

环岛东路K0+000～K2+856段紧邻海岸线，公路外侧即为沙滩，台风季节浪高可达十几米，并直接拍打在公路上，采用沥青砼路面难以抵挡海水侵袭，海水盐分也会对沥青产生影响，路面易发生

水损害，而且沥青路面造价高；相比之下，水泥砼路面强度、耐久性、抗冲刷性能要明显强于沥青路面，而且造价相对较低，因此，拟将旧路面改造为新的水泥砼路面。

2.2 水泥砼颜色方案比选

由于与环岛东路相邻的其它环岛路均按普通沥青路面改造，水泥砼路面若采用其它颜色将和沥青路面在视觉上存在极大反差，作为湄洲岛上标志性的景观公路，这点无疑会使整个环岛路显得不协调，影响景观效果。据此，本工程采用黑色水泥砼路面的改造方案。

2.3 水泥砼着色方案比选

水泥砼着色方法主要有两种，一种是在普通水泥砼中掺入一定比例的颜料拌合着色，另一种是在普通水泥砼路面施工后，在其表面涂抹涂料，选择何种方案是本工程成败的关键。分析研究国内外类似工程认为，水泥面层表面涂抹涂料后，不但减小了路面的构造深度，降低了路面的抗滑性能，存在行车安全隐患，而且涂料在外界环境及车辆轮胎的综合作用下，容易脱落，不但严重影响路容，而且修复后难以保证颜色统一，经常性的养护也增加了造价。虽然目前有各种彩色防滑路面，但由于防滑路面的胶黏剂和防滑颗粒在轮胎摩擦及环境的作用下，实际使用寿命并不理想，后期修复费用高且影响交通。而采用在普通水泥砼中掺入一定量的颜料，通车后即使路面表面经长期磨损，其颜色也不会褪去，可以从根本上解决褪色问题，是可行的方案，推荐本工程采用。

2.4 面层全厚度黑色与浅层黑色方案比选

湄洲岛岛内公路交通量很小，且由于严格限制货车上岛，车型基本为小汽车，经计算，确定水泥砼面板厚度21cm。然而，由于彩色水泥砼相对于普通水泥砼造价高，导致大规模采用时，往往由于造价高而受阻。为探索既安全又经济的彩色路面方案，现对路面面层结构进行技术、经济分析对比，如表1所示。

表1 路面面层结构方案技术经济比较

方案一采用21cm厚的全厚度面层黑色水泥砼，施工工艺与普通砼一样，一次性摊铺、振捣成型，施工质量有保障，工程进度快，但造价太高，每平米造价超过400元。

方案二面层面层总厚度21cm，由6cm黑色水泥砼与15cm普通水泥砼共同组成，但两者必须有效联接为一个整体结构层，保证强度均匀，不得存在分层，施工时必须严格控制两层的施工衔接，否则将直接影响路面结构强度，甚至造成路面结构破坏。采用6cm的黑色水泥砼作为上层，是结合施工质量控制及经济角度考虑的，上层黑色水泥砼过薄，施工时无法保证有效厚度，砼振捣时容易串色、离析，过厚则将显著增加造价，参考普通砼施工经验，一般厚度为粗集料最大粒径的1.3～1.5倍，因此，采用6cm厚的黑色水泥砼是经济可行的。

经综合比选，考虑到本工程为轻交通公路并且主要通行小型汽车，在加强原材料及施工工序管控，保证施工质量的前提下，确定采用方案二，即6cm黑色水泥砼+15cm普通水泥砼作为路面面层结构。

3 主要原材料质量及技术指标

（1）水泥

水泥作为混合料中的胶凝材料，是保证强度、耐久性和胶结颜料、集料的主要原材料。黑色水泥砼采用普通硅酸盐水泥，其强度不应低于32.5MPa。

（2）颜料

黑色路面所用颜料的选择直接影响了工程的质量和造价，必须慎重对待。目前颜料大致分为两类，即有机颜料和无机颜料。有机颜料虽然着色里强，但是价格高且耐碱、耐候性差，在光和热的影响下容易褪色；而无机颜料具备较好的较强的着色能力和分散性，不会对混凝土性能产生大的影响，对外加环境如温度、日照及空气中的各类气体具有良好的稳定性，能耐光、耐热、耐碱，在大气中长期不褪色，不与水泥砼成分发生有害物理、化学反应。因此，本工程黑色水泥砼所需颜料采用无机颜料：氧化铁黑，其指标如表2。

表2 黑色水泥砼路面颜料技术指标表

颜料除了本身必须具有的技术指标外，其掺量也应严格控制，试验段结果表明，在一定的掺量范围内，随着颜料掺量增大，颜料呈色提高，但掺量过大（超过8%），混凝土强度将下降，而成本增加，因此，一般应控制在水泥用量的4%～6%。

（3）集料

集料除满足规范要求的基本技术指标外，由于集料本身的颜色对水泥砼色彩产生较大影响，在选择集料时，颜色是必须考虑的一个因素，对于黑色水泥砼，应采用暗色系的碎石，最好采用黑色集料以避免集料色泽对颜料呈色的干扰。

（4）减水剂

混凝土的含水量必须严格控制，含水量过大将直接影响色彩浓度。因此有必要加入减水剂以控制含水量，减水剂选择减水率高（减水率大于25%），与水泥适应性好，对混凝土颜色无影响的聚羧酸高性能减水剂，掺量1%左右。

4 配合比设计

目前路面彩色砼配合比无针对性的规范可循，有效可行的设计方法是参照普通砼路面，以颜色、坍落度和28d弯拉强度作为主要控制指标，在普通混凝土配合比的基础上，根据所配制凝土的颜色要求及配合比参数要求，确定混凝土的试配配比，然后通过大量试配确定最终配合比。配合比设计流程见图1。

为保证后续大规模施工的顺利进行，保证工程质量和工期要求，本项目在起点段开展了30m的试验段施工，并重点从以下两个关键性控制指标进行试验分析：

图1 黑色混凝土配合比设计流程图

（1）颜色控制。为保证混凝土的色度和均匀性，颜料与水泥必须预先按一定的配比进行拌合。试验段按颜料与水泥的掺量比进行了三种配比，分别为4%、5%、6%，再用0.4mm筛过筛后重新拌合，使之进一步拌合均匀，禁止将颜料直接投放到拌和机内搅拌，这将严重影响色彩效果。试验结果显示，三种不同颜料掺量的黑色砼出料时的颜色区别不明显，但是初凝后6%掺量的砼颜色明显要比4%掺量的深，更接近沥青路面的颜色。

（2）强度控制。强度是保证路面结构安全的最重要的指标，试验段对三种不同颜料掺量的黑色水泥砼进行了抗弯拉强度实验，结果表明，无论是室内试件还是室外现场取芯实验，混凝土强度均满足设计要求，且颜料掺量在4%～6%范围内对强度基本无影响。强度控制最关键的一点，是黑色砼与普通砼之间的联结强度，一旦两者联结不紧密，由于受力不均导致的应力集中将影响面层结构整体强度，甚至破坏，这点必须在施工时予以重视。因此，应分别对黑色砼、普通砼以及两者的结合体进行抗弯拉强度实验，对于本项目，要求三种试件的弯拉强度不低于4.5MPa，弯拉弹性模量不低于27GP。试验段实验结果均满足要求，从而有效保证其作为整体结构层的力学性能。

5 施工工艺及质量控制

5.1 混凝土生产

路面施工时必须同时配备两台砼搅拌机，分别拌制黑色砼和普通砼，砼的配合比要准确掌握，控制用水量，每半天至少检查2次混凝土的塌落度。

5.2 混凝土卸料、摊铺

因上层黑色砼层厚度较薄，采用混凝土罐车进行运输、卸料时应有缓冲措施，以免高处卸料对下层普通砼形成冲击导致翻浆并污染上层黑色砼，卸料及整平应结合人工进行，黑色混凝土罐车要求专用，每次使用前必须彻底清洗，逐车检查混凝土的颜色、坍落度、和易性，合格的方可使用。

混凝土浇筑必须保证连续，尽量缩短铺筑时间间隔。应对模板内侧普通砼层的顶面位置做好标记，模板下用干硬性砂浆对缝隙予以封闭，保证不漏浆。

两层砼之间的铺筑间隔时间不宜过长或过短，允许最长间隔时间应按水泥的初凝时间和混凝土的硬化条件进行确定，一般不宜超过1h，时间过长，可能在上下层间产生施工缝，不利于上下结构层结合；时间过短，振捣时会由于上下层串色，导致上层砼颜色浑浊，因此摊铺面层黑色砼的时间一般应控制在下层普通砼浇筑完毕半小时以后，根据试验段经验，正常只要下层砼振实后，泌出的水分已经基本蒸发，刮除浮浆后即可进行上层黑色砼铺筑，如图2所示。

图2 黑色水泥砼路面现场施工

5.3 混凝土振捣

由于彩色砼层较薄，故只能采用表面振捣器进行振捣。振动时间应以混凝土表面不再下沉且无气泡逸出为止，振捣时间合理，不过振，不漏振。

下层普通砼振捣后，浇筑上层黑色砼之前，必须先刮除下层砼表面的浮浆，并深入普通砼1cm左右，以下层砼露出粗骨料为准，之后立即撒布水泥净浆（水泥净浆按水灰比1:3配制），最后铺筑上层黑色砼，同时应保证砼振捣时层间充分结合，确保施工后的砼整体强度。

6 结语

本文在对工程实例进行方案比选并进行试验路分析的基础上，提出了适合临海景观公路的经济可行的黑色水泥砼路面方案。黑色水泥砼应从原材料、配合比及施工质量等多环节进行控制，尤其是颜色和层间结合强度的控制尤为重要，它是整个路面方案成败的关键。

试验段的相关数据及施工成果，为工程后期的大规模施工提供了依据，证实本项目路面设计方案是完全可行的，可供同类工程参考。

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