彩色沥青在寒区市政工程中的应用

孙明刚，陈彦君，计伟帅，付新新

(龙建路桥股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150090)

0 引 言

截止2017年末，我国公路总里程已达477.35万km，其中，高速公路里程已达13.65万km，里程数已跃居世界首位。其中黑色路面(沥青混凝土路面)与白色路面(水泥混凝土路面)是我国路面的主要形式，随着科学家对新材料的研究发展，彩色路面打破了传统路面“非黑即白”的垄断。我国“十三五”规划中对交通运输行业提出要更加注重提高交通安全和应急保障能力，提升绿色、低碳、集约发展水平，彩色路面更是与该项规划紧密契合，拥有警示诱导交通，保障行车安全；调节城市热岛效应；改善行车环境，缓解行车疲劳；明快的道路颜色，展现城市文化，打造现代化特色城市等优点。很多国家早在20世纪就已开展了对彩色路面的科研工作，如今已有大量的工程实践。

较我国南方应用彩色沥青路面较多情况而言，北方由于独特的地理位置、环境特点对彩色沥青路面应用要求也相对较多，本文以黑龙江省某市政项目为依托，展开对寒区彩色沥青路面应用的相关研究，总结施工项目特点，为彩色沥青路面在寒区的应用总结宝贵的经验。

1 项目概况

本项目位于黑龙江省东南部，地处高纬度多年冻土区，冬季平均气温-30.9 ℃～-14.7 ℃，极端最低气温，漠河曾达到-52.3 ℃，为全国最低纪录，夏季平均气温在18 ℃左右，极端最高气温达41.6 ℃。本省特殊的地理气候环境，就要求黑龙江省的道路在长期冻融循环的作用下都能很好维持在很好的性能状态上。本市政项目的就是在寒区的基础上，充分对彩色沥青路面应用进行研究，致力于寻求出适应于黑龙江省的彩色沥青路面。

2 原材料选择

根据设计文件要求，本次彩色沥青混合料配合比选用细粒式沥青混凝土(AC-10C，色彩标号：3R5/10)，以项目施工地点为依托，充分考虑经济指标，对原材料展开考察，并进行了原材料性能检测试验。

2.1 彩色沥青

根据项目前期调研结果，本项目选用的彩色沥青为辽宁盘锦生产的彩色沥青，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的沥青结合料相关的试验方法以及《城市道路彩色沥青混凝土路面技术规程》(CJJ/T 218-2014)对彩色沥青进行各项试验，试验结果见表1。

表1 彩色沥青试验结果

以上试验结果表明，该彩色沥青各项指标均满足规范要求。通过SHRP性能试验，得出本项目采用的彩色沥青性能在-19℃～74℃时均保持良好状态。

2.2 集料

通过市场调研以及经济效益分析，结合项目所在地选用马桥河镇永安石场石料，鸡西市顺发出厂的矿粉，河北赵县出厂的染色粉，参照《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)相关试验方法以及《城市道路彩色沥青混凝土路面技术规程》(CJJ/T 218-2014)对集料进行各项指标试验。

(1)粗集料

粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，根据本项目的面层结构为AC-10C，按规范要求进行粗集料各项指标试验，试验结果见表2。

表2 粗集料技术指标

(2)细集料

细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有合理的颗粒级配，根据规范要求进行细集料各项指标试验，试验结果见表3。

表3 细集料技术指标

(3)矿粉

矿粉应当干燥、纯净，可以自由的从矿粉仓经过，经检测，本项目所采用的矿粉每项指标都符合技术要求。

(4)颜料

通过技术经济分析本项目采用的染色粉为无机颜料，颜料各项指标均达到国家标准。

3 配合比设计

本项目上面层的材料设计为细粒式沥青混凝土AC-10C，参考马歇尔设计方法展开设计，设计步骤主要有：矿料级配设计、彩色沥青用量确定和颜料用量确定，设计方法采用马歇尔法，《城市道路彩色沥青混凝土路面技术规程》(CJJ/T 218-2014)对彩色密集配沥青混合料马歇尔试验技术要求应符合要求。

3.1 矿料级配设计

《城市道路彩色沥青混凝土路面技术规程》(CJJ/T 218-2014)中规定密集配沥青混合料宜根据公路等级、气候和交通条件满足施工设计规定的级配范围，该沥青混合料粗型、细型级配关键性筛孔尺寸以及在该筛孔上通过的质量百分率应符合现行行业标准《城镇道路路面设计规范》(CJJ 169)的有关规定，把各档集料按技术要求采取筛分试验。根据各档集料筛分结果按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中方法得到集料级配，级配结果见表4，级配曲线图如1所示。

表4 集料级配

图1 AC-10级配曲线图

3.2 彩色沥青用量确定

按照施工期情况选择五个相异油石比，并制备相应的马歇尔试件，并测定各试件的毛体积密度、空隙率VV、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度、流值六项指标，以《公路沥青路面施工技术规范》中沥青消耗量为确定方式，本项目最优沥青用量为6.1%，试件各项指标均满足马歇尔试验技术标准。

3.3 颜料用量确定

根据《城市道路彩色沥青混凝土路面技术规程》(CJJ/T 218-2014)中对色彩制备的要求以及设计文件中的要求，本项目色粉掺量为2.0%，经研究表明色粉可充当一部分矿粉用量。

4 性能试验

根据确定的配合比进行彩色沥青混合料各项性能验证，各项指标情况见表5。

根据表5能看出彩色沥青混合料每项性能均能达到要求。

表5 彩色沥青混合料性能情况表

5 现场施工应用

根据实验室配合比、工程实际状况，调整施工配合比进行现场彩色沥青混凝土铺筑。彩色沥青混合料在拌制前，应对拌制设备进行清洗，彩色沥青混合料出站前应再对混合料进行检测，保证彩色沥青混合料各项指标达到要求。施工运输摊铺中用到的各种施工机械和设备也应进行清洗，保障彩色沥青混合料不受污染，运输过程中应做好环保措施预防造成环境污染。彩色沥青混合料的拌和、碾压温度应较基质沥青混合料提高20 ℃～30 ℃；施工前应对施工路段进行清扫，保障摊铺工作面干净整洁，无泥块和积水；施工中应按要求严格控制温度，保障工程质量；施工过程中应封闭交通，严禁车辆、行人入内，至达到开放交通标准。本项目的应用有效的提升了当地的道路环境，并与该城市整体环境相适应，改善了人民出行环境，增加了行人通行的愉悦感。

图2 现场应用效果图

6 结 论

本文以寒区为研究背景，依托黑龙江省某市政工程项目，展开对寒区彩色沥青的研究，得到以下结论。

本项目选用的彩色沥青按针入度指标分级为90#沥青等级，每项指标都能符合基质沥青要求。

以SHRP战略计划中沥青性能指标上分彩色沥青等级为PG74-19，能在-19 ℃及74 ℃保持彩色沥青处在良好的性能。

彩色沥青配合比为4.75～9.5∶2.36～4.75∶机制砂∶矿粉∶色粉=43∶13∶40∶2∶2，彩色沥青最佳用量为6.1%。

彩色沥青路面能有效改善道路环境，改变城市面貌，成为城市一道靓丽的风景线。

本文的研究将为彩色沥青在寒区市政工程中的应用起到借鉴做用，也积累了相关的工程经验，为构建多彩道路提供坚实一笔。