通过对颜料、彩色沥青、彩色沥青混合料的性能研究，评价了各种颜料的色彩亮度、颗粒细度及其对沥青混合料使用性能的影响。为了定量分析色彩，采用《中国建筑色卡》确定彩色沥青以及沥青混合料的色彩效果；通过室内模拟试验重点研究了温度、紫外线辐射对色彩耐久性的影响。
在城市道路上铺筑不同色彩的彩色沥青路面，可以与道路周围的建筑艺术更好地协调，从而体现一个城市的特色和风格，提高城市的艺术品味；可以对交通的组织和控制起积极的作用。在交叉口、公交专用车道、危险路段铺设不同色彩的路面，在某种程度上比垂直的交通标志更能给驾驶员以警示和诱导作用，可以降低交通事故的发生率，产生良好的社会效益。
在一些欧美国家和日本都对彩色沥青路面进行了较深入的研究，并在城市道路、广场、公路等场所大量铺筑。
本研究课题是广州市建设科技发展基金资助项目，由广州市市政工程维修处和华南理工大学合作进行研究。为尽快提高我国在这一领域的技术水平，积极筛选适合广州湿热地区气候、价格适中、技术先进、施工方便的彩色路面材料，研究其材料组成设计方法，采用适当的手段评价其路面性能，修筑试验路来观测使用效果，积累这类路面材料的使用经验，以便在广东珠江三角洲地区推广应用。
1 原材料
1.1 颜料
1)比表面积影响着色能力，在颜料粒度适当的情况下，其比表面积越大，着色强度越高。
2)颜料粒子的大小会影响其遮盖力和着色强度。颜料对光的反射作用与其自身同周围介质的折射系数之差有关：折射系数差别越大，反射作用越强，遮盖力越高。
粒度的大小对颜料的色光有影响。通常粒子粗大，粒度分布较宽，色光发暗；反之则色光鲜艳。粒度大小还会影响颜料的耐光牢度。粒子较大时，颜料受光照褪色速度与粒子直径的平方成反比；而粒子较小时，褪色速度与粒子直径的一次方成反比。可见，粒子较小时颜料的耐光牢度较差。
3)颜料是以固体状态高度分散于使用介质中的，分散程度的好坏和分散体系的稳定性直接影响彩色沥青混合料的性能。
4)一般有机颜料的温度稳定性较差，高温下容易变色，无机颜料温度稳定性较好。
1.2 沥青
本项目主要对国产无色沥青、进口无色沥青、着色沥青进行研究。无色沥青尚没有专门的技术规范，根据其针入度指标按照AH-70的标准进行检验。从检验结果看出，国产无色沥青AH-70针入度偏低，质量损失超标，耐老化性能不是很好。进口无色沥青的性能与普通的70号沥青性能相当。着色沥青性能符合普通沥青的技术要求。
1.3 集料
本研究采用广东生产的普通花岗岩集料。其技术指标符合沥青面层集料技术要求。
1.4 颜料分散助剂
为了减少颜料在彩色沥青中的用量，增加颜料的分散与着色效果，采用了Tenlo 70颜料分散助剂。经试验发现，分散助剂对颜料在沥青中的分散效果不明显。
2 彩色沥青的路用性能
2.1 本研究课题使用的彩色沥青
有色沥青是通过无色基质沥青掺拌不同颜色的颜料配制而成的；着色沥青是通过黑色基质沥青掺拌不同颜色的颜料配制而成的。着色沥青和有色沥青统称为彩色沥青。研究课题选择4种着色沥青和4种有色沥青与其对应的基质沥青作为研究对象。经过紫外线照射试验后筛选的4种耐久性较好的颜料：柠檬黄、氧化铁红、美术绿、宝蓝作为着色颜料。
沥青选用两种：某70号沥青，PG分级为PG64-22；某进口无色沥青，PG分级为PG52-28。
着色沥青的配合比采用1.2的粉胶比，在145℃的条件下，拌和直至颜料均匀分散于沥青中。
2.2 高温稳定性
在广东南方湿热高温地区，夏季的最高气温能达到36～39℃，甚至以上，沥青路面的最高温度可能达到60～65℃，甚至以上，高温稳定性是我们要研究的主要课题。我们采用动态剪切流变试验和软化点试验比较上述彩色沥青的高温稳定性。
使用美国SHRP计划开发的动态剪切流变仪来进行试验。通过测定沥青材料的复数模量(G*)和相位角(δ)来表征沥青材料的黏性与弹性性质；采用车辙因子(G*/sinδ)作为评价沥青材料高温性能的指标。对试验采用的8种彩色沥青进行动态剪切试验的试验结果如表2、表3所示。通过线性插值的方法求出车辙因子1.0kPa和2.2kPa时的临界温度用来比较其高温稳定性能的好坏。
试验表明：
1)着色沥青由于在基质沥青中添加了颜料，从而改变了它的流变性能，其车辙因子的临界温度至少比基质沥青提高一个温度等级。
2)有色沥青的高温分级临界温度也比其基质沥青提高一个温度等级。
3)有色沥青及其混合料的高温性能比着色沥青的稍差，其高温稳定性还有待于进一步提高，用软化点试验也可以得到相同的结论。
3 彩色沥青混合料高温稳定性和水稳定性
针对广东地区夏季高温炎热、雨量充沛、持续时间长的特点，高温稳定性与水稳定性是主要矛盾。我们采用马歇尔试验来评价彩色沥青混合料的高温稳定性，用浸水马歇尔试验来评价其水稳定性。
为研究颜料对沥青混合料高温稳定性及水稳定性的影响，采用3％和5％(沥青混合料质量比)的颜料取代部分矿粉拌和成彩色沥青混合料。沥青采用普通的A-70，颜料采用了氧化铁红等9种颜料进行研究。沥青混合料的级配类型采用JTJ014―1997《公路沥青路面设计规范》所推荐的级配AC-13I。从马歇尔试验结果来看，各种颜料的马歇尔稳定度都比较高，满足规范要求。从浸水马歇尔试验结果来看，群青、翠绿这两种颜料制作的试件残留稳定度较小，浸水48h后有松散现象，所以采用这两种颜料应予慎重。
4 彩色沥青色彩耐久性的研究
彩色沥青在运输、施工和沥青路面使用过程中，受到温度、日照、大气、雨雪以及交通荷载等各种因素的影响，色彩会逐渐暗淡。其中温度、大气、紫外线辐射对色彩的耐久性影响最大。
4.1 温度与大气对色彩耐久性的影响
本研究课题采用旋转薄膜老化试验与压力老化试验来研究彩色沥青的色彩受温度、大气影响的程度。用旋转薄膜老化试验模拟沥青在运输、拌和、施工过程中的老化，压力老化试验模拟沥青路面使用5-10a后的老化程度。
为了定量地评价彩色沥青老化后色彩的变化程度，我们采用《中国建筑色卡》标准颜色体系对色彩进行评价。彩色沥青经过老化后，不论色调、明度、彩度都将发生改变，总体趋势是色调由视觉上的浅色调向深色调转变，明度由亮转暗，彩度由浓转淡。
通过视觉对颜料的评价，4种颜色的选用次序为：氧化铁红或柠檬黄、美术绿色、宝蓝色。
4.2 太阳辐射对色彩的影响
太阳光的辐射，尤其是紫外线辐射，是造成彩色沥青路面变淡的主要原因。通过紫外线照射的室内模拟试验表明，紫外线辐射对色彩的影响在试验区的前期比较明显，照射4d后，试件颜色明显变深；变暗，但是4d以后，色彩变化不再明显，说明色彩渐渐趋于稳定。在制作的试件中氧化铁红、桔黄、氧化铁黄、氧化铁棕的颜色比较鲜亮，耐久性较好。
5 应用实例
1)广州市黄埔区深涌东路两侧彩色沥青混凝土自行车道。宽度各2m，路面结构形式为水泥石屑稳定层上加铺5 cm AC-13I彩色沥青混凝土，颜色为红色。采用某国产无色沥青，沥青用量为5.8％，颜料为氧化铁红。使用1 a多，效果良好。
2)佛山市顺德区云良桥桥面铺装工程。桥面宽度20m，下面层为5cm普通沥青混凝土，上面层为4 cmAC-13I彩色沥青混凝土，颜色为红色。采用某国产无色沥青，沥青用量为5.8％，颜料用量为2.5％，交通量较大。使用1 a多，效果良好。
3)广州市临江大道两侧彩色沥青混凝土自行车道。宽度各为1.9m，路面下面层为AC-20普通黑色沥青混凝土，上面层为3cm AC-10I彩色沥青混凝土，颜色为红色。采用某国产无色沥青，沥青用量为6.1％，颜料为氧化铁红，颜料用量为2.5％。新建成不久，与周围绿化环境协调和谐，相互衬托，成为又一道珠江美景，效果显著。
6 结论
1)彩色沥青路面具有美化城市和增强交通组织和控制的功能。
2)采用质量好的无色沥青铺筑的彩色沥青路面能够承受城市重交通荷载。其各项技术指标与普通改性沥青路面基本相当，不会影响沥青路面的使用寿命。
3)彩色沥青混合料对温度比较敏感，过高的温度容易造成无色沥青老化，较低的温度造成压实困难，故应严格控制彩色沥青路面各个阶段的施工温度，确保施工质量。 |
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