彩色瀝青混凝土的應(yīng)用研究
彩色瀝青混凝土作為一種新型的路面材料,其路用性能與普通熱拌石油瀝青混凝土相同,可用于步行街、景觀區(qū)、建筑屋頂、學(xué)校操場、球場、居民區(qū)的甬道和慢車道、公園游覽路以及一些特殊的道路等,能改變路面的單一色調(diào),美化環(huán)境;亦可用于人行橫道、十字路口及事故多發(fā)地段或醫(yī)院、小學(xué)校門前,用以規(guī)范道路類別,方便運行管理,維護(hù)交通安全;同時,使用彩色瀝青混凝土可以改變由于大量鋪筑瀝青路面而產(chǎn)生的“熱島”效應(yīng),減少環(huán)境污染。
彩色瀝青混凝土作為一種新產(chǎn)品,從選料、級配設(shè)計到拌和、攤鋪和碾壓的每一個環(huán)節(jié)都要考慮到其自身的特點,完全依據(jù)規(guī)范生產(chǎn)施工是不夠的,因為各環(huán)節(jié)之間相互影響,哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題,將直接影響最后的效果。本文從試驗及應(yīng)用角度分析其在選料、配合比設(shè)計及最佳瀝青用量確定等方面易出現(xiàn)的問題,并探討解決問題的途徑。
彩色瀝青混凝土原材料選擇
彩色瀝青混凝土的原材料主要有:脫色瀝青,集料,填料以及顏料。由于多用于景觀鋪筑,而這些工程的特點是要求路面平整、美觀,強度不必太高,所以
多采用AC-10I、AC-5I 型級配。使用集料規(guī)格一般為5 ~10mm、3 ~5mm 及機制砂、天然砂,填料多采用石灰?guī)r礦粉。對于膠結(jié)料,可以直接使用彩色瀝青,也可以使用脫色瀝青并摻加顏料。 集料的選擇 用于彩色瀝青混凝土面層的粗集料應(yīng)具有良好的顆粒形狀,潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì),具有足夠的強度、耐磨耗性,并與脫色瀝青粘附力強。由于5 ~10mm 集料針片狀含量、黏附性等指標(biāo)不易檢測,所以在選擇石料的時候尤其要注意原巖的選擇。由于酸性石料與瀝青的粘附力差、水穩(wěn)定性不好,宜選擇堿性石料。對于石料性質(zhì),可以采用同產(chǎn)地、同料廠的較大粒徑石料進(jìn)行試驗作為參考。本公司石料來源穩(wěn)定,主要是北京及河北三河的石灰?guī)r,選擇規(guī)格為1 0 ~20mm 石料進(jìn)行試驗,試驗結(jié)果見表1 。 由表1 可見,三河產(chǎn)石灰?guī)r針片狀較少,軟石含量少,與脫色瀝青的黏附性等級同為4 級。但是試驗過程中發(fā)現(xiàn),北京石料的瀝青裹附程度弱于三河石料;同時,北京產(chǎn)石料的針片狀含量高,石料的壓碎值偏高。所以,最終選擇三河產(chǎn)石料。瀝青混凝土的細(xì)集料可采用天然砂、機制砂,不宜使用石屑。細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì),并由適當(dāng)?shù)念w粒組成。由于天然砂一般風(fēng)化嚴(yán)重,含泥量較高, 所以在交通部2005 年1 月1 日實施的新的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中明確規(guī)定,熱拌密級配瀝青混凝土中天然砂使用量通常不宜超過細(xì)集料總量的2 0 %,從而對于天然砂的使用有所限制。因此在機制砂的質(zhì)量能夠保證的前提下,彩色瀝青混凝土細(xì)集料可以完全使用機制砂。機制砂是指選用優(yōu)質(zhì)石料,并采用專用制砂機制造的水洗砂。目前,大多數(shù)石料廠家的機制砂實質(zhì)上是石料廠破碎石料時通過4.75 或2.36mm 篩下部分的石屑。這兩種細(xì)集料從外觀看,石屑含土量偏多,級配不均勻,砂當(dāng)量試驗結(jié)果也有很大差異,試驗數(shù)據(jù)見表2。另外,細(xì)集料應(yīng)與膠結(jié)料有良好的粘結(jié)能力,這一點也是由生產(chǎn)機制砂所用的原巖決定的。 填料的重要作用是與膠結(jié)料組成膠漿,填充于骨料間的空隙中,并將礦料顆粒粘結(jié)在一起,使瀝青混凝土具有抵抗荷載和環(huán)境因素作用的能力。在彩色瀝青混凝土中,填料有兩種:一種是礦粉,另一種是彩色的顏料。經(jīng)實踐證明,完全使用顏料,一方面將大大提高混凝土的成本,另一方面顏料在性能上不同于礦粉;完全不使用礦粉,混凝土粘結(jié)性及強度均不足,難以壓實。此外,從瀝青混凝土的路用性能和產(chǎn)品顏色亮麗上考慮,最好不使用拌和機的回收粉。 膠結(jié)料的選擇 膠結(jié)料在瀝青混凝土中是構(gòu)成瀝青
混凝土結(jié)構(gòu)的重要材料,直接決定了瀝青路面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐久性。瀝青用量的多少,對路面抗滑性及施工和易性有重要影響。彩色瀝青路面中的脫色瀝青除了要滿足以上性能要求外,還要降低自身顏色深度,以最大限度使瀝青混凝土的色彩艷麗,滿足施工的景觀要求。 本公司使用的是自己研制的脫色瀝青(是一種合成瀝青,成分保密),并按照北京市路面常用道路石油瀝青技術(shù)要求劃分標(biāo)號,分為90 號與70 號。經(jīng)工程實踐檢驗,90 號脫色瀝青可以滿足目前北京市不同的路面要求,檢測指標(biāo)見表3。 脫色瀝青同普通瀝青一樣在低溫狀態(tài)下可以長期存放,但是不同批次制作的脫色瀝青混合使用前應(yīng)先攪拌均勻,并經(jīng)檢驗合格方可使用。脫色瀝青在貯運、使用,及存放過程中應(yīng)有良好的防水措施,并應(yīng)避免雨水進(jìn)入瀝青中,影響瀝青使用性能及混凝土質(zhì)量。 顏料的選擇 顏料的傳統(tǒng)用途在于配置涂料、油墨以及著色塑料和橡膠。隨著印染助劑及印染技術(shù)的發(fā)展,顏料開始涉入紡織品著色領(lǐng)域。顏料從化學(xué)組成來分類,可分為無機顏料與有機顏料兩大類。由于彩色瀝青混凝土在生產(chǎn)中的特殊性,對于顏料不僅要求其顏色、遮蓋力、著色力,還要考慮其穩(wěn)定性,尤其是耐熱性。在高溫環(huán)境下使用,有機顏料會發(fā)生分解反應(yīng),其結(jié)晶形態(tài)也可能變化,形成更完整的、結(jié)晶度更大的晶體,導(dǎo)致其顏色變化??傮w來說,無機顏料的耐候耐光耐熱性遠(yuǎn)比一般有機顏料強。 在瀝青混凝土生產(chǎn)中,由于顏料直接接觸高溫瀝青及集料,所以要求顏料耐熱性要高于瀝青混凝土生產(chǎn)時集料最高加熱溫度。按照交通部2005年1月1 日實施的新的《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,間歇式拌和機集料最高加熱溫度為1 9 0℃,所以要采取一個簡單試驗來考察顏料的耐熱性:將所選幾種同樣顏色但結(jié)構(gòu)不同的顏料在180℃烘箱中靜置2h,再將放入烘箱前的顏色與取出后顏色進(jìn)行對比,選擇色差變化最小的顏料即可。此外,顏料的不同的顆粒大小會使顏色發(fā)生變色,遮蓋力、著色力的強弱也會隨之而變。這些都是在選擇顏料時應(yīng)著重注意的問題。 彩色瀝青混凝土配合比設(shè)計 彩色瀝青混凝土由于多鋪筑小區(qū)、人行道,對強度的要求不高,礦料級配一般選擇AC-5I 型AC-10I 型瀝青混凝土,其各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與國標(biāo)一致。配合比設(shè)計一般采用馬歇爾試驗設(shè)計方法,包括目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計和生產(chǎn)配合比驗證三個階段。在生產(chǎn)驗證階段,進(jìn)行浸水馬歇爾試驗檢驗其水穩(wěn)定性。 目標(biāo)配合比設(shè)計 根據(jù)選好的材料通過礦料級配進(jìn)行配比計算,找出最佳狀態(tài)的配合比。級配曲線在推薦范圍的中值不一定是最理想的級配,要根據(jù)材料本身的特點和具體工程特點而定。如純粹是人行景觀路、球場,則選擇細(xì)型級配,合成級配靠近范圍的上限;如建成后有車輛交通量,則選擇粗型級配,合成級配靠近范圍的下限,如圖1 所示。然后按照同型號普通瀝青混凝土的最佳瀝青用量,以± 0.3% 為幅度選擇不同的油石比進(jìn)行馬歇爾試驗,得出最佳瀝青用量。 生產(chǎn)配合比設(shè)計 目標(biāo)配合比確定之后,要使用實際施工所用的瀝青混凝土拌合設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)配合比的設(shè)計。試驗時,礦料按目標(biāo)配合比設(shè)計的比例由冷料倉進(jìn)入加熱滾筒,經(jīng)震動篩分后進(jìn)入熱料倉,試驗人員取熱料倉集料進(jìn)行二次篩分,再一次求出實際配合比,使其合成級配在級配范圍內(nèi),并最大限度的接近目標(biāo)配合比級配合成值,按照此級配結(jié)果以目標(biāo)最佳油石比按0.3% 差值進(jìn)行馬歇爾試驗,得出生產(chǎn)配合比結(jié)果。 生產(chǎn)配合比驗證 一般瀝青混凝土配合比設(shè)計,通過試拌試鋪來檢驗生產(chǎn)配合比。由于彩色瀝青混凝土的工程用量小,不可能對每個工程都鋪筑試驗段進(jìn)行配合比驗證。在實際操作中,都是在生產(chǎn)前進(jìn)行少量試拌,由試驗技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場目測,從歷次彩色瀝青混凝土生產(chǎn)實踐經(jīng)驗中,確定混凝土是否合格及能否用于工程上。 需要說明的是,彩色瀝青混凝土的配合比設(shè)計目標(biāo)不僅僅是使瀝青混凝土的各項物理力學(xué)指標(biāo)符合規(guī)范的要求,更重要的是必須滿足工程對于顏色的要求,所以在配合比設(shè)計的過程中必須加入顏料進(jìn)行外觀檢查及馬氏試驗指標(biāo)驗證。加入時間以目標(biāo)配合比設(shè)計階段為宜。由于加入的顏料表面積較大,彩色瀝青混凝土的油石比要比普通的瀝青混凝土偏高。 以90 號脫色瀝青為膠結(jié)料進(jìn)行試驗為例,得到的瀝青混凝土性能指標(biāo)與普通瀝青混凝土相比,除由于油石比高、密度及穩(wěn)定度略小外,基本沒有什么差異。 |
原作者: 李輝中、黃文婷、王路松 |
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