重交通条件下高性能彩色沥青混凝土应用研究.pdf

SHANGHAI HIGHWAYS
与?
重交通条件下高性能彩色沥青混凝土应用研究
王玉江,叶奋,蒋国杰,郅宏飞
(同济大学道路与交通工程教育部重点试验室,上海201804)
摘要:近年来随着SMA路面的成功使用,人们也开始采用高黏度浅色结合料铺筑彩色SMA路面,以便用于交通量较大的道
路,同时期望状得良好的纹理构造。通过对SMA-13高性能彩色沥青混凝土的试验研究,介绍了彩色沥青混凝土的材料的选择
配合比设计要点,提出适合于重交通条件下的配合比方案。试验结果表明,彩色SMA沥青混合料具有与普通SMA沥青湛合料
样的良好路用性能,能够满足重交通条件下的使用要求。
关键词:彩色沥青;SMA;配合比设计;路用性能;重交通;老化性能
彩色沥青混凝土路面是指脱色沥青与各种颜色石应与普通沥青相近,或者说它应具备与普通沥青基本
料、色料和添加剂等材料在特定的温度下混合拌和而成相同的路用性能和施工和易性。综合考虑重交通条件
的各种彩色沥青混合料,再经过雄铺、碾压而形成具有和试验路段地区气候炎热、雨量充沛等特点,本研究采
定强度和路用性能的彩色沥青混凝士路面。在城市道路用彩色沥青性能指标如表1所示。
中应用彩色沥青路面,不仅可以起到美化环境、提开城市
表1彩色沥青性能指标检测结果
形象的作用,而且具有诱导交通、引导车流的功能。自20
性质
彩色结合料
世纪50年代欧美等国家开始研究与应用彩色沥青路面以
针入度(25℃,5s,100g)/(0.1mm
来,彩色沥青路面得到了很多国家的重视并应用于公园
软化点/℃
道路、人行道、公交专用道等铺面工程2。
延度(15℃,5cmu/min)/cm
由于近年来SMA路面成功地使用,人们也开始
质量变化/%
0,16
采用高黏度浅色结合料铺筑彩色SMA路面,以便用
TFOT(或 RTFOT)
针入度比(25℃)%
后残阳物
于交通量较大的道路,同时期望获得良好的纹理构造。
⊥延度(15T.cm/ min)/cm
日本已经生产有高黏度浅色结合料,国内有的企业
1.2集料及填料
也能生产,高黏度浅色结合料的黏度(60℃)可达
50000Pa?s以上。本研究中,彩色沥青混凝土面层采
集料表面应清洁、粗糙,应为富有棱角、质地坚硬、
用SMA-13级配类型,通过一系列试验研究,最终提出
颗粒近似立方体的轧制碎石。其颜色应尽可能与路面
颜色相近,技术要求也尽可能应满足现行规范。填
满足彩色SMA-13沥青混合料应用要求的混合料。
料采用石灰石等碱性岩石磨细而成的矿粉。其性能满
1原材料选择
足相应的技术指标要求,使用时必须保持洁浄,干燥,
彩色沥青混合料所用材料包括彩色结合料、矿质不结团。本次研究采用彩色石料(红色),基本性能
集料、填料、颜料和外加剂等。这些材料的本身品质直如表2、表3所示。
接影响到混合料的性能,故混合料设计首先要慎重选
表2集料基本性能测试值
择材料
1.1沥青结合料
试验结果
技术
试验项目
n3-3mm「要求
彩色沥青混凝土铺设中彩色沥青质量的好坏直接
石料压碎值/%
16,7
影响到混合料的质量。理想的彩色沥青铺面用结合
洛杉矶磨耗损失/%
9.1
20.2
料,不仅色泽应该是浅色的,而且其黏结性、工艺性都
对沥青的黏附性(SBS改性)/级
细长扁平颗粒含量/
5.6
收稿日期:2011-04-10
水洗<0.075mm颗粒含量/%
0),1
基金项目:住房和城乡建设部科研项目资助项日(2009ーK5-18)
新疆大学自然科学项目(XY080135)
磨光值(BFPN)/%
46上ら么N,2201
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表3集料密度表
验主要技术指标见表5
筛孔尺寸
120
/mm
13.29.514.,752.3611.180.610.310.150.075
下限
表观密度
100
2.65612.6512.617?2.6612.68612.7072.71?2.6562.6
/gcm
级配
毛体积密度
一上限
2.62612.6182.547?2.663
/gcm s
吸水率
0.440.6811.05」一
令鹋燬
由表2看出,集料压碎值、洛杉矶磨耗损失等均符
合技术要求,具有较高的强度和抵抗表面磨损的能力;
黏附性等级为5,说明集料与沥青具有较好的黏附性,
筛孔尺寸mm
有助于沥青混合料具有良好的性能
1.3颜料
图1SMA-13级配曲线图示
颜料是彩色沥青路面色彩的主要来源,对彩色沥
表5SMA-13沥青混合料组配马歇尔试验结果
青路面的成本有较大的影响。彩色沥青的颜料应能承「油石比「毛体积密最大理论的空率矿料间以协青饱稳定度流值
受日光的照射、不褪色、不溶于水,并有良好的耐热性,
/%度/g"cm-3度/
g.cm
/%「率/%「和/%「ハkNレ(o.
颜料在混合料级配设计中可代替部分矿粉的用量。其
6.6
2.356
2.465
17.774.2116539
用量以所拌和的混合料肉眼观察具有足够的光亮度和技术要求
3~4「<17175~85<6
鲜明的色彩为准5?
红色路面色彩鲜艳、醒目,能够与周围的环境形成
由试验结果可以看到,SMA-13彩色沥青混合料
明显的对比,而且红色路面耐污染性较好,因此红色无在各项技术指标上均能满足城市道路的沥青混合料的
机颜料经常应用于彩色路面。红色无机颜料中氧化铁
技术要求。
红颜料价格最低、应用最为广泛,具有良好的耐光老化
和耐酸碱腐蚀能力。因此,常选择氧化铁红颜料用于
3SMA-13彩色沥背混合料性能研究
彩色沥青混合料的拌制。
SMA-13彩色沥青混合料不仅要符合一般沥青混
本研究选用铁红颜料,确定掺量为2%(替代相同合料的性能要求,以保证其在行车荷载的作用下,满足
质量的矿粉)。
安全、舒适、耐久等路用要求;同时又要保证其在行车
轮胎摩擦和风吹日晒等自然因素作用下较长时间内保
2配合比设计
持其原有色彩。因此,不仅需要对混合料物理力学特
拟根据SMA-13致配范围进行级配设计,级配和性进行研究,还需要对混合料的耐久性等方面进行系
级配曲线如表4和图1所示。
统硏究。
3.1高温稳定性
表4集料级配
沥青路面的高温稳定性反映沥青混合料抵抗荷载
孔尺す/m?1132.5ト-7?2-3-?0.?039団0.05作用下的永久变形的能力。在高温、低速重载和抗剪切
上限100?10075134262412016115112
能力不足等情况下,常见的路面损坏形式主要有推移、
中值
100936532242018
拥包、搓板、车辙和泛油等[,其中车辙问题是沥青路面
级配
100191.55
26119.51711512.51110
下限1