簡(jiǎn) 毅

(湖南大學(xué) 設(shè)計(jì)研究院有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410082)

彩色瀝青技術(shù)指標(biāo)及其耐久性能研究

簡(jiǎn) 毅

(湖南大學(xué) 設(shè)計(jì)研究院有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410082)

給出彩色瀝青制備參數(shù)，自行制備了紅色、黃色、綠色、藍(lán)色4種彩色瀝青。對(duì)4種瀝青的針入度、軟化點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，并計(jì)算了T1.2和T800，以評(píng)定彩色瀝青膠結(jié)料的高、低溫性能。采用RTFOT和PAV試驗(yàn)?zāi)M瀝青的短期和長(zhǎng)期老化，檢測(cè)試樣老化前后的三原色模式(RGB)，定義了色彩鮮艷度指數(shù)評(píng)定彩色瀝青的色澤耐久性。結(jié)果表明：染料的摻入使得無(wú)色瀝青的高溫性能得到提高，藍(lán)色瀝青增加幅度最大，紅色最??；低溫抗裂性能變化趨勢(shì)正好相反；經(jīng)RTFOT老化和PAV老化后，4種彩色瀝青色彩鮮艷度削弱幅度由大到小依次為：藍(lán)色>黃色>紅色>綠色。藍(lán)色瀝青色澤耐久性最差，綠色瀝青色澤耐久性最好；藍(lán)色瀝青的色澤老化主要集中短期老化階段，即混合料生產(chǎn)拌和階段；綠色瀝青老化過(guò)程主要集中于長(zhǎng)期老化階段。

彩色瀝青； 耐久性； RGB； RTFOT； PAV； 針入度

0 引言

以往道路主要為黑色瀝青或水泥混凝土面層，色彩則為白和黑，較為單調(diào)且不美觀，長(zhǎng)時(shí)間駕駛?cè)菀自斐神{駛員視覺(jué)疲勞[1]，甚至發(fā)生交通事故。彩色路面以其美觀、視覺(jué)警覺(jué)性好，尤其適用于市政道路專用車(chē)道或功能區(qū)分。目前彩色路面可通過(guò)較多方式獲得，如在道路表面涂刷染料；采用有色集料同瀝青拌合(一般為紅色集料+黑色瀝青，但辨識(shí)度不好)；施工較大孔隙瀝青混凝土，輔以填充有色漿體；采用有色瀝青與色澤較淺集料拌和[2-5]。其中采用彩色瀝青與色澤較淺集料拌和，辨識(shí)度較好，工程一般常用紅色、黃色、綠色和藍(lán)色彩色瀝青。

但有色瀝青隨著服役時(shí)間的延長(zhǎng)，其色澤辨識(shí)度有所降低，影響瀝青混合料的視覺(jué)功能效果。故

本文自制紅色、黃色、綠色和藍(lán)色4種彩色瀝青，以RTFOT和PAV試驗(yàn)分別對(duì)瀝青的短期和長(zhǎng)期老化，采用拍照設(shè)備和PS軟件檢測(cè)圖像的三原色模式參數(shù)(RGB)，以評(píng)判各彩色瀝青的耐老化性能。另將無(wú)機(jī)的染料同有機(jī)的瀝青混合后[6，7]，勢(shì)必會(huì)影響原樣瀝青的路用性能，故對(duì)彩色瀝青的針入度(15、25、30 ℃)和軟化點(diǎn)常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并計(jì)算當(dāng)量軟化點(diǎn)和當(dāng)量脆點(diǎn)，以評(píng)定彩色瀝青的高溫、低溫性能，供類似工程參考。

1 原材料

無(wú)色瀝青采用廣州市路寶瀝青有限公司生產(chǎn)的Shell無(wú)色瀝青，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。染料以工程常用4種色彩為準(zhǔn)，選用紅色(鐵紅)、黃色(檸檬黃)、綠色(美術(shù)綠)、藍(lán)色(寶藍(lán))，染料與瀝青混合前均于(105±5) ℃溫度下烘干12 h，確保染料無(wú)受潮結(jié)塊現(xiàn)象。

表1 殼牌無(wú)色瀝青技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果針入度(25℃，100g，5s)/(01mm)軟化點(diǎn)/℃含蠟量/%動(dòng)力粘度/(Pa·s)60℃135℃25℃殘留延度/cm溶解度/%密度(25℃)/(g·cm-3)633524187450118>10099910193

2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 彩色瀝青的制備參數(shù)

采用型號(hào)為BME100LT高速剪切儀對(duì)彩色瀝青(基質(zhì)瀝青+染料)進(jìn)行攪拌剪切，保證染料能夠均勻分布于基質(zhì)瀝青中，防止彩色瀝青離析。瀝青溫度的控制采用可調(diào)式加熱保溫罩，溫控精度±0.1 ℃。

彩色瀝青參數(shù)為：染料比例以染料占瀝青質(zhì)量百分比計(jì)(本文采用80%)；基質(zhì)瀝青加熱溫度為160 ℃，加熱至規(guī)定溫度后采用可調(diào)式加熱保溫罩保持剪切溫度；高速剪切儀剪切速率為4 000 r/min；剪切時(shí)間為30 min。

2.2 彩色瀝青技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)

由于瀝青中含蠟量的影響，使得瀝青的2個(gè)指標(biāo)弗拉斯脆點(diǎn)以及環(huán)與球法實(shí)測(cè)軟化點(diǎn)不能很好的表征瀝青膠結(jié)料的低溫抗裂性和高溫穩(wěn)定性，且這種誤差性隨著蠟含量的增大而增大[8]。故本文分別采用《公路瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[9]T0604-2011和T0606-2011的方法檢測(cè)制備的紅色、黃色、藍(lán)色、綠色彩色瀝青的針入度(15 ℃、20℃、30 ℃)和軟化點(diǎn)，并計(jì)算各色彩瀝青的當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2和當(dāng)量軟化點(diǎn)T800，探究彩色瀝青的高、低溫性能。

2.3 彩色瀝青耐久性能試驗(yàn)

由于工程施工階段需對(duì)瀝青膠結(jié)料保溫儲(chǔ)存、加熱拌合，服役期間混合料也須接受紫外線的輻射，從而導(dǎo)致彩色瀝青不得不經(jīng)歷生產(chǎn)過(guò)程短期老化以及服役過(guò)程長(zhǎng)期老化的歷程，使得彩色瀝青膠結(jié)料的技術(shù)指標(biāo)及色彩產(chǎn)生衰減趨勢(shì)。本文采用公路瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程T0610-2000的方法模擬彩色瀝青膠結(jié)料在施工階段的短期老化，在(163±0.5)℃環(huán)境以室內(nèi)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱(RTFOT)連續(xù)老化85 min。瀝青混合料服役期間的長(zhǎng)期老化過(guò)程T0630-2009的方法模擬，在110 ℃穩(wěn)定條件下，連續(xù)老化20 h。

基于圖像處理方法[10]，分別檢測(cè)先進(jìn)行短期老化，繼而進(jìn)行長(zhǎng)期老化前后的彩色瀝青的三原色光模式(RGB)，常見(jiàn)幾種顏色的三原色光模式見(jiàn)表2。為使每種彩色瀝青的RGB值具有代表性，特于試樣不同區(qū)域共拍攝5張照片，采用PS軟件對(duì)照片的RGB值進(jìn)行3次采集，那么每種彩色瀝青則有15組RGB數(shù)據(jù)，取15組數(shù)據(jù)的平均值。考慮到不同設(shè)備對(duì)特定RGB值的檢測(cè)和重現(xiàn)性有所偏差，故試驗(yàn)過(guò)程采用同一臺(tái)拍照設(shè)備，以及同一臺(tái)電腦對(duì)圖像進(jìn)行分析。

表2 不同色彩三原色光模式(RGB)顏色RGBRGB純紅25500純綠02550純黃2552550白色255255255灰色R=G=B純黑000

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4種彩色瀝青針入度和軟化點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3，老化前后的RGB值檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 彩色瀝青針入度和軟化點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果顏色針入度/(01mm)15℃25℃30℃當(dāng)量脆點(diǎn)T12/℃當(dāng)量軟化點(diǎn)T800/℃軟化點(diǎn)/℃藍(lán)色120330477-105592634綠色137380557-114571557黃色16046365-133549552紅色180567783-134514496無(wú)色2506331100-1545084

表4 老化前、后的RGB值檢測(cè)結(jié)果顏色試樣RGBRGB藍(lán)色老化前293138RTFOT老化131615PAV老化111413綠色老化前159762RTFOT老化68047PAV老化148658黃色老化前23720545RTFOT老化23920450PAV老化20518256紅色老化前108130RTFOT老化1062410PAV老化106162

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

將表3彩色瀝青針入度數(shù)據(jù)繪制折線圖，見(jiàn)圖1。

圖1 瀝青針入度數(shù)據(jù)

圖1種無(wú)色瀝青的針入度折線在最上部，針入度最大，彩色瀝青的針入度均呈降低趨勢(shì)，且表3中彩色瀝青的軟化點(diǎn)都有所提高，說(shuō)明染料的摻入使得無(wú)色瀝青的高溫性能得到提高；當(dāng)量軟化點(diǎn)T800同針入度的變化趨勢(shì)相同，其中藍(lán)色彩色瀝青當(dāng)量軟化點(diǎn)增加幅度最大，提高16.5%，紅色彩色瀝青提高幅度較小，提高1.2%，基本持平與原樣瀝青。

同T800變化趨勢(shì)相反，摻入染料后T1.2均呈增大趨勢(shì)，表明彩色瀝青摻入染料后，低溫抗裂性能有所削弱，藍(lán)色彩色低溫抗裂性能降低31.8%，降幅較大；紅色彩色瀝青降幅最小，降低13.0%；紅色瀝青高溫性能和低溫性能變化幅度均最小，表明紅色染料(鐵紅)對(duì)原樣瀝青的性能影響最小。彩色瀝青一般用于路面結(jié)構(gòu)的表面層，受環(huán)境溫度影響大，其低溫抗裂性能的降低，確實(shí)是一個(gè)不利因素。

為評(píng)定彩色瀝青的色彩狀態(tài)，特定義色彩鮮艷度指數(shù)P，P的計(jì)算公式見(jiàn)式(1)。色彩鮮艷度指數(shù)大，則表明該顏色比較顯著；色彩鮮艷度指數(shù)小，則表明該顏色不明顯；色彩鮮艷度指數(shù)變化大，則表明老化程度大、抗老化性能差。4種彩色瀝青老化前后的色彩鮮艷度指數(shù)見(jiàn)表5。

(1)

其中，P為色彩鮮艷度指數(shù)，%；M為各色彩的三原色光模式值，如紅色為R值、綠色為G值、藍(lán)色為B值。

表5 色彩鮮艷度指數(shù)色彩試樣狀態(tài)P老化百分率/%藍(lán)色老化前388—RTFOT341121PAV324164綠色老化前557—RTFOT55308PAV54424黃色老化前908—RTFOT88426PAV85459紅色老化前893—RTFOT87025PAV84850

繪制表5的色彩鮮艷度指數(shù)P的折線圖，見(jiàn)圖2。將經(jīng)RTFOT老化和PAV老化后色彩鮮艷度指數(shù)降低百分比繪制柱形圖，分別如圖3所示。

圖2 色彩鮮艷度指數(shù)

圖3 老化色彩鮮艷度指數(shù)降低百分比

由圖2知，隨著老化試驗(yàn)的進(jìn)行，4種彩色瀝青的色彩鮮艷度指數(shù)均呈降低趨勢(shì)，說(shuō)明老化作用使得彩色瀝青的色彩鮮艷性變差，彩色瀝青的色澤辨識(shí)度降低；圖3知，經(jīng)RTFOT老化和PAV老化后，4種彩色瀝青色彩鮮艷度削弱趨勢(shì)相同，削弱幅度由大到小依次為：藍(lán)色>黃色>紅色>綠色。表明藍(lán)色瀝青色澤耐久性最差，綠色瀝青色澤耐久性最好。

而對(duì)比RTFOT老化和PAV老化過(guò)程色彩鮮艷度的降低幅度可知，藍(lán)色瀝青經(jīng)短期老化后，色彩鮮艷度指數(shù)降低12.1%，長(zhǎng)期老化階段僅降低4.3%，表明藍(lán)色瀝青的色澤老化主要集中短期老化階段，即混合料生產(chǎn)拌和階段。因此施工藍(lán)色瀝青混合料過(guò)程，需適當(dāng)降低拌合樓生產(chǎn)拌和溫度，防止藍(lán)色瀝青的短期老化。另外3種瀝青，尤其是綠色瀝青，其老化過(guò)程主要集中于長(zhǎng)期老化階段，短期老化階段色彩鮮艷度指數(shù)僅降低0.8%，色澤耐久性好。

5 結(jié)論

1) 染料的摻入使得無(wú)色瀝青的高溫性能得到提高，藍(lán)色瀝青增加幅度最大；低溫抗裂性能有所削弱，藍(lán)色瀝青低溫抗裂性能降低31.8%，降幅最大，紅色瀝青降幅最小。

2) 經(jīng)RTFOT老化和PAV老化后，4種彩色瀝青色彩鮮艷度削弱趨勢(shì)相同，削弱幅度由大到小依次為：藍(lán)色>黃色>紅色>綠色。

3) 藍(lán)色瀝青色澤耐久性最差，綠色瀝青色澤耐久性最好。

4) 藍(lán)色瀝青的色澤老化主要集中短期老化階段，即混合料生產(chǎn)拌和階段；綠色瀝青的老化過(guò)程主要集中于長(zhǎng)期老化階段。

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