彩色沥青设计方法及施工工艺

海川彩色沥青设计方法及施工工艺

随着经济的发展，人们开始运用彩色路面，在城市街道上铺筑不同色彩的彩 色路面，可以与道路周围的建筑艺术更好的协调，从而体现一个国家或城市的特 色和风格。尤其是在风景区、疗养院和公园，铺设各种彩色路面的广场，与道路 周围的花草树木相应成趣，给人以良好的心理感受，使人心情舒畅、精神振奋。

铺筑不同的彩色路面在某种程度上比垂直的交通标志更好，它可以给驾驶员 清晰的信号，比如在交通事故多发地段，可直观地提醒驾驶员注意，谨慎行车。

一、彩色沥青的应用状况

国外在上世纪六、七十年代就已经开始进行彩色铺面材料的研究，国内一直 到九十年代末才开始这方面的研究和应用，并出现了部分工程案例，但由于材料 限制，还多应用于公园、操场等地。近几年，随着彩色沥青技术发展成熟，国内 如上海、北京、广州、深圳等城市相继铺设了彩色路面，并且国内已有厂家能够 提供相应产品，但由于彩色沥青的拌和、施工均有别于一般沥青，又无国家及行 业规范，所以，在供应商的选择上一定要慎重，必须要求供应商要具有一整套相 应的技术和工程经验。

二、彩色沥青混合料的设计和施工要求

1、材料要求

1.1 彩色沥青混合料所用无色胶结料

彩色沥青混合料所用无色胶结料是彩色沥青混合料的胶结组分，对混合料的 各项性能起着决定性作用，目前尚无国家及行业标准规范。因此根据工程经验应 选择性能稳定的有机合成材料，不能采用脱色沥青材料。结合安徽所处的气候及 本工程所用薄层结构，彩色沥青用无色结合料主要指标应满足《公路沥青路面施 工技术规范》（JTG F40-2004）规定的道路石油沥青 70 号 A 级标准，具体指标如 下：

表 1-1 路威 OP-70 彩色路面专用胶结料性能指标 指 标

密度(g/cm3 15℃) 针入度（25℃，100g，5s）

单位

g·cm -3

要

--

求

0.1mm

60-80

软化点（环球法）

℃

≥56 ≥30

延度

15℃

10℃

闪点 60℃动力粘度

cm ℃

≥100 ≥230 ≥180

cm Pa·s

.

.

135℃粘度

Pa·s — % % ℃ cm cm —

≤3 ≥17 ≤2 ≥55 原样±5 ≥30 ≥10 无明显变化

颜色等级

质量损失 残薄膜烘箱加热 试验（163℃，

5h）

留针入度比 软化点（环球法） 残留延度15℃ 残留延度 10℃

颜 色

1.2 彩色沥青用彩色颜料

彩色沥青混合料中的着色组分，拌和过程中替代部分矿粉添加进混合料。因 此，彩色沥青颜料不但要具有色彩持久稳定、在混合料中分散均匀，还应具备矿 粉的基本性能。

彩色沥青混合料的颜料应满足以下要求：使用色彩稳定，拌和时不易在高温 下分解的无机铁红颜料，不能采用在高温下易分解、色彩不稳定的有机颜料，具 体指标如下：

表 1-2 彩色沥青混合料颜料指标要求

技术项目

三氧化二铁含量/% 水溶物/%

筛余物（320 目）/% 吸油量/%

色光（与标准样比） 着色率（与标准样比） 视密度 含水量 粒度范围 <0.15mm <0.075mm 外 观 亲水系数

不小于 （t/m3） 不大于 （%） <0.6mm (%) (%) (%)

要 求 ≥96.0 ≤0.3 ≤0.3 15~25 近似~微似 98~102

2.50 1

100 90～100 75～100 无团粒结块

< 1

由于目前没有无色胶结料及彩色颜料的相关标准，故宜采用在广东省有成功 应用实例的无色胶结料及彩色颜料，并且供货方应具备对彩色沥青施工过程的控 制经验，确保工程的顺利实施。 1.3 纤维素

由于采用薄层结构，本工程彩色沥青混合料中的添加高强度、截面呈花生果 状的腈纶增强纤维，用量为沥青混合料总量的 0.2%。 （1）技术要求

.

.

表 1-3 腈纶纤维技术要求

项

纤 度 称直径

目

（dtex） 标

技术参数

1.5 <13 6 1.18 聚丙烯晴 500-600 20－25 ≥220 11 亿

（μm） 长度

3

（mm） 密 度

3 （10 kg/m ） 纤维材料

抗拉强度 断裂伸长率 点 数

（Mpa） （%） 熔（℃） 纤维（根/kg）

（2）特性

腈纶纤维是一种有机合成纤维，具有强度高、不溶解、吸附性强、在溶剂中 不膨胀、化学性质稳定等特点，它不仅仅是稳定添加剂，更能改善沥青胶体的结 构，起到加强筋的作用。

●耐温性：耐温可达 200℃而不改变，满足不同的拌和温度。 ●抗剪性：纤维的增强作用提高了沥青混合料高温下的抗剪强度。

●抗车辙性：通过五年长期实地观测，加入腈纶纤维与不加纤维或加入其他 纤维相比，路面车辙可减少 35～60％。

●抗裂性：更好的改善沥青砼低温脆性，提高路面的柔韧性，减少路面开裂。

1.4 粗集料

应采用碎石，坚硬，耐磨耗，外观接近立方体，有良好的嵌挤能力，沥青面 层使用的粗集料应洁净、干燥，无风化，无有害杂质，具有足够的强度和耐磨耗 性。并且尽量选择颜色较浅的集料。

1.4.1 粗集料规格

表 1-4 粗集料的粒径规格表

序号

公称粒径 (mm) 9.5～16 4.75～9.5 2.36～4.75

规格要求

1 2 3

大于 13.2mm 和小于 9.5mm 的颗粒含量均应不小于 10% 大于 9.5mm 和小于 4.75mm 的颗粒含量均应不小于 10% 大于 4.75mm 和小于 2.36mm 的颗粒含量均应不小于 10%

1.4.2 沥青面层用粗集料质量技术要求

表 1-5 沥青面层用粗集料质量技术要求

.

.

技术项目

技术指标

28 30 2.5 2.0 5 12 15 1 1 42 28 70

石料压碎值 洛杉矶磨耗损失 视密度 吸水率 坚固性

细长扁平颗粒含量 软石含量 石料磨光值 石料冲击值

三个破碎面以上碎石含量 不大于（%） 不大于（%） 不小于（t/m3） 不大于（%） 不大于（%） 不大于（%） 不大于（%） 不小于（BPN） 不大于（%） 不小于（%）

对沥青的粘附性（掺抗剥落剂后） 级

水洗法 <0.075mm 颗粒含量 不大于（%）

1.5 细集料

宜采用人工砂（机制砂），其规格见表 2.1-6，其它面层的细集料可采用天然 砂，其规格分别见表 1-5 和表 1-6

表 1-6 破碎人工砂规格

方孔筛 mm

4.75

机制砂

100

2.36 90～100

通过下列筛孔的质量百分率(%)

1.18 70～90

0.6

0.3

0.15 20～50

0.075 0

50～70 35～60

表 1-7 沥青面层用天然砂规格

方孔筛 (mm) 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15

通过各筛孔的质量百分率(%)

粗砂 100 90～100 65～95 35～65 15～29 5～20 0～10

中砂 100 90～100 75～100 50～90 30～59 8～30 0～10

细砂 100 90～100 85～100 75～100 60～84 15～45 0～10

.

.

0.075 细度模数 Mx

0～5 3.7～3.1

0～5 3.0～2.3

0～5 2.2～1.6

1.6 填料

填料必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的 矿粉，矿粉中不能含有泥土和有机物

质。使用时要足够干燥以便自由流动并不得成团，塑性指数不应大于 4.0。其它 面层的沥青混合料填料宜采用石灰岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细 得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净，矿粉要求干燥，洁净，其质量应符合 表 2.1-10。

表 1-8 沥青面层用矿粉质量要求 指标

视密度 含水量 粒度范围 <0.15mm <0.075mm 外 观 亲水系数

不小于 （t/m3） 不大于 （%） <0.6mm (%) (%) (%)

2.50 1

100 90～100 75～100 无团粒结块

< 1

2 彩色沥青混合料质量要求

2.1 彩色沥青混合料种类

采用 AC-10 混合料，混合料级配见表 3-1，

表 2-1 彩色沥青混合料级配

筛孔（mm）

16

13.2

9.5

4.75

2.36

1.13

0.6 0.3 0.15 0.075

AC-10Ⅰ 级配范围

注

100 100 100-95 75-55 58-38 43-26 33-17 24-10 10-6 9-4

颜料掺量为混合料总质量的 2.5%，替代等量矿粉；腈纶纤维掺量为混合料质量的 0.2%

2.2 彩色沥青混合料技术要求

表 2-2 彩色沥青混合料技术要求

试验项目 击实次数（次）

稳定度 流值（0.1mm）

空隙率(%) 沥青饱和度(%)

指标 两面各 50

>5 20～40 3～6 70～85

测试方法 T0702-93 T0709-93 T0709-93 T0706-93 T0706-93

3 配合比设计

.

.

3.1 热拌沥青混合料配合比设计要点

热拌沥青混合料的配合比设计，应遵循《公路沥青路面施工技术规范》（JFG F40-2004）中关于配合比设计的目标配合比，生产配合比及试拌，试铺验证的三 个阶段，确定矿料级配及最低沥青用量。其设计要求如下：

（1）选定符合要求的沥青、粗集料、细集料和矿粉（后三种合称“矿料”）。 （2）确定矿料配合比，根据选定的混合料矿料级配范围（曲线）及各原材料矿 料实际粒径级配，计算出各种矿料用量百分比，使初配的矿料粒径，基本接近级 配曲线的中值。

（3）确定沥青用量，先按沥青参考用量选定一接近中值的百分比，作为基准组， 再间隔 0.5%上下变化两组沥青用量，共五组，每组按照要求测定其沥青混合料 的实际性质。选取能符合各项要求的配合比，作为适用的配合比。如符合各项要 求的组数大于一组时，可根据实际情况选定，如五组均不能符合要求，则需另配。 3.2 注意事项

（1）在级配设计完成后，用混合料总质量2.5%的颜料替代等量矿粉进行确定最 佳油石比的试验；

4 施工要求

4.1 当气温低于 10℃时，不宜进行彩色沥青混合料路面施工。如在 0～10℃气温 施工，必须采取确保施工质量的有效措施；在低于 0℃及遇到大风的冬季不应施 工，雨天不得铺筑彩色沥青砼。

4.2 彩色沥青混合料工温度如表 4-1，特殊情况由试验另行确定。

表 4-1 彩色沥青混合料施工温度

项 目

无色沥青胶结料加热温度

砂、石料加热温度

施工气温≥ 10℃ 施工气 温0-10℃

矿粉

混合料出厂温度 送到工地时温度 混合料出厂温度 送到工地时温度

温度℃ 140~150 160~180 不加热 150~170 ≥140 150～170 ≥150

4.3 彩色沥青混合料的松铺系数应根据实际的混合料类型，施工机械和施工工艺 等，由试铺试压方法或根据以往实践经验确定，也可按下表 15 松铺系数值选用， 摊铺过程中应随时检查摊铺层厚及路拱、横坡，并按下式由使用的混合料总量与 面积检验平均厚度，不符合要求应根据铺筑情况及时进行调整。

.

.

T

100 M DLW

3

式中：D：压实成型后彩色沥青混合料的密度，t/m ；L：摊铺段长度，m； M：摊铺段沥青混合料总质量，t；T：摊铺层压实成型后的平均厚度，cm；W： 摊铺宽度，m。

表 4-2 普通沥青混合料参考松铺系数

混合料类型

参考松铺系数（即抛高）

机械摊铺

人工摊铺 1.20～1.45

1.15～1.30

沥青碎石

4.4 聚丙烯腈 AS 纤维的拌和工艺、摊铺及质量控制

聚丙烯腈 AS 纤维在沥青混合料中的作用机理主要表现为：吸附作用，分散 作用，稳定作用，加筋作用和增韧作用，它使得沥青混合料的高温车辙性能、低 温开裂性能等得到提高，相关工艺如下。

（1）拌和工艺

聚丙烯腈 AS 纤维采用定量包装，拌和时不用拆包连同包装物一起由拌和楼 的观察孔投入，为确保纤维在沥青混合料中均匀分散性，适当延长干拌时间即可。 详细的生产工艺如下：

●投料：聚丙烯腈 AS 纤维采用定量包装，人工搬上拌和楼平台。当料门闭 合后，由观察孔连同包装物投入干集料中。

●搅拌：集料和纤维进入搅拌缸后先干拌，干拌时间由延时器控制，一般干 拌时间定为 10～15 秒，其中充分考虑了人工投料所需的时间。干拌结束后再加 入沥青油湿拌，搅拌时间不少于 30 秒，以搅拌均匀为原则。

（2）摊铺

加入聚丙烯腈 AS 纤维后，沥青混合料的粘聚性增大，流动性降低。因而， 摊铺时摊铺机的行进速度应相对减缓，否则，成型后表面的密实性较差。另外由 于粘聚性大，更不利于人工刮平摊铺。

（3）质量控制

聚丙烯腈 AS 纤维沥青混凝土的质量控制，除了普通沥青混凝土控制的项目 外，还必须随时注意纤维的分散性，不允许纤维成团结块，如果发现纤维成团结 块，应重新调整搅拌时间。

4.5 碾压

压路机类型

表 4-3 碾压沥青混合料压路机速度和遍数（参考）

初压速度 碾压速度

(m/min)

终压速度 (m/min) 40～55

钢(光筒)压路机

6～8t 双轮 25~35

.

.

振动压路机 大约遍数

6～7t 静压时 25～35(静压)

2

30～35(静压) 2～4(至基本无轮迹)

实际碾压情况可以根据项目的实际施工情况进行调整，以达到路面要求。

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