摘要：通過室內試驗，對TPS和SBS改性彩色瀝青性能，透水性彩色瀝青混合料配合比設計以及混合料性能等內容進行了研究。研究結果表明TPS及SBS改性劑能夠顯著提高彩色瀝青的高低溫穩定性以及耐久性能，設計的透水性彩色瀝青混合料有著較強的透水性能、良好的色彩耐久性能及高溫性能。

關鍵詞：道路工程，透水性；彩色瀝青；配合比

彩色路面作為一種新的鋪面技術，逐漸引起人們的興趣和重視。為了滿足強度和耐久性的要求，彩色路面一般都直接借鑒傳統的路面結構即密實性結構[1]。近年來，隨著彩色瀝青及彩色瀝青混合料的逐步改進，彩色路面形式不斷發展，國內外逐步開展透水性彩色瀝青混合料的研究。

要推廣應用透水性彩色瀝青混合料，則其一定較高的強度、較好的色彩耐久性及穩定性。依據以往研究[2]，普通的彩色瀝青結合料的部分指標性質尚不能滿足透水性瀝青混凝土路面的需求，需對普通的彩色瀝青結合料作進一步的改性，較為簡單、可靠、快捷的透水性彩色瀝青混合料組成設計方法。

1 高黏度彩色瀝青設計及性能分析

彩色瀝青是由基礎油、石油樹脂、顏料及SBS性劑配制而成，其性質能滿足一般道路使用但其黏度等一些特性遠遠不能滿足透水性路面設計的要求。 本文參考普通黑色瀝青的改性方法來嘗試對彩色瀝青進行改性，鑒于前人所做研究選用TPS與SBS。

1．1試驗原材料

彩色瀝青：采用重慶廣為綠道交通科技有限公司產彩色瀝青，其技術指標測試結果見表1。 

TPS：由日本大有建筑株式會社為透水性瀝青混凝土路面專門生產的瀝青改良添加劑。

TPS改性劑為淡黃色顆粒狀固體，長度大約為2～3 mm。

               

改性劑SBS：試驗采用岳陽石化合成橡膠廠生產的SBS改性劑，外觀均呈白色立柱狀。

顏料：顏料采用使用重慶廣為綠道交通科技有限公司產氧化鐵紅，鐵紅是鐵的氧化物中最穩定的化

合物。鐵紅對光的作用很穩定，而且能強烈吸收紫外線部分，對水和大氣的作用穩定。

1．2高黏度彩色瀝青設計

本文首先結合TPS在普通瀝青中的最佳用量及其改性效果，選定了TPS在彩色基質瀝青中的5個摻量：8

％、12％、14％、16％及18％進行試驗，采用25℃針人度、15℃延度、軟化點、60℃黏度以及薄等改膜加

熱試驗質量損失等5個指標對彩色瀝青進行評求試驗結果見表2。  

從表2可以看出，隨著TPS用量增大，25℃下的彩色瀝青的針入度顯著降低，軟化點得到不斷地改性劑提高，瀝青延度逐漸變大，薄膜加熱后瀝青質量損失逐漸減少，這表明彩色瀝青的高溫穩定性及抗老化彩色瀝性能在穩步提高。雖然隨著TPS改性劑用量的增加，彩色瀝青的60℃黏度穩步增長，但是TPS用量改性劑達到18％時，仍然沒有達到高黏度瀝青標準要求的20 000 Pa·s。考慮到再增加TPS用量，彩色瀝青態下的成本將會大幅地增長，因此本文未對更多TPS摻量下彩色瀝青性能的改善進行研究。

參考不同TPS改性劑用量對彩色瀝青性能的影響，本文嘗試利用TPS+SBS復合改性制備的方式設計高黏度彩色瀝青，其中TPS改性劑用量選用14％。

單獨添加SBS改性劑對瀝青進行改性時，普遍認為劑量在3％---5％范圍之間可以明顯提高高溫穩定性。我國一般認為SBS劑量以4％"-6％比較合適。試驗選定了SBS在彩色瀝青中的3個摻量即4％、5％及6％進行試驗，試驗結果見表3。

從表3中可以看出，隨著SBS用量增大，25℃下的彩色瀝青的針人度顯著降低，15℃下的瀝青延度逐漸變大，瀝青的軟化點得到不斷地提高，最重要的是彩色瀝青的60℃黏度快速增長，SBS用量達到％時，60℃黏度為26 412 Pa·s，達到預定目標及黏度瀝青標準要求的20 000 Pa·s。隨著SBS用量增大，薄膜加熱后瀝青質量損失未出現明顯遞變律，但質量損失均未超過0．6％。試驗結果表明SBS改性劑與TPS改性劑交互作用，能夠有效改善彩色瀝青的高溫穩定性、延伸性以及抗老化性能。結合上述試驗結果以及試驗預定目標，本文高黏度彩色瀝青設計選定TPS和SBS改性劑的最佳用量分別為14％和5％。

1．3彩色瀝青色彩耐久性研究

彩色瀝青褪色是隨著瀝青及顏料的老化而逐漸發生的。由于發生物理和化學變化，老化在彩色瀝青使用階段必然發生。本文首先采用TFOT試驗模 擬摻加顏料的高黏度淺色瀝青在施工期的老化，然后對TFOT試驗后的殘留物利用紫外線輻射來模擬使用期內彩色瀝青的褪色情況。TFOT按照規范規定的試驗方法完成，紫外線輻射采用紫外線燈來進行模擬，紫外線燈的功率為20 W，試驗時間定為2周。采用數碼相機對瀝青原樣、TFOT后及經紫外線照射后的瀝青拍照。利用Adobe Photoshop對數碼圖片的RGB值進行采集，根據試件RGB值的高變化評價摻加顏料后瀝青色彩的耐久性能[6]。采集摻加顏料的高黏度淺色瀝青老化過程圖片顏色的RGB結果如表4所示。通過RGB數值的變化來評價色彩的變化，考慮到所用色彩為紅色，結合RGB顏色體系原理，本文從直觀便捷的角度出發，提出紅色鮮艷度的概念，計算見式(1)。

式中：R、G、B分別代表RGB色彩模式中的R值、G值以及B值。利用紅色鮮艷度來評價彩色瀝青膠漿的色彩性能，可避免因亮度問題引起的RGB值波動。采集彩色瀝青膠漿老化過程圖片顏色的RGB值結果如表4所示。

由表4可以看出以下幾點。

(1) 兩種彩色瀝青均有著良好的著色能力，粉膠比為0．3：1時，兩種彩色瀝青膠漿均有了良好的色彩效果，R值較為突出，GB值較低，紅色鮮艷度均達到0．60以上，而且較為接近，進一步增加粉膠比對彩色瀝青膠漿的色彩效果影響不是很大。

(2) 經過TFOT試驗后，兩種彩色瀝青膠漿紅色鮮艷度有升有降，經目眼觀測，試樣的色彩效果未出現明顯的變化。由于TFOT試驗模擬的是彩色瀝青在施工期的老化，這表明在施工期過程中，4種彩色瀝青膠漿的色彩效果均不會因施工老化而出現明顯的下降。

(3) 經過紫外線照射后，4種彩色瀝青膠漿紅色鮮艷度均有一定程度的減少，這說明彩色瀝青膠漿在路面使用過程中受太陽輻射的影響顏色會逐漸變暗，但紅色效果依然明顯。相同粉膠比的兩種彩色瀝青膠漿相比較，高黏度彩色瀝青膠漿紅色鮮艷度下降程度要低于普通彩色瀝青膠漿，說明在路面使用過程中，高黏度彩色瀝青膠漿有著更好的色彩保持能力。

2透水性彩色瀝青混合料級配設計

2．1級配選擇

（1）初選級配。

集料級配對透水性彩色瀝青混合料的強度和路用性能有著很大的影響。在級配組成設計方法方面，國內外許多研究人員進行了深入的研究，許多研究成果已經得到了應用。研究表明，2．36 mm關鍵篩孔通過率是影響PA一13這款級配空隙率的主要因素口-8]，本文通過改變2．36 mm篩孔通過率初步選出3種級配設計方案，設計結果見表5。

（2）估算瀝青用量。

借鑒文獻中推薦的經驗公式估算各級配瀝青用量：

式中：A為集料的總表面積；h為瀝青膜厚，研究表明，礦料表面的瀝青膜厚度在10～14弘m時，可保持不出現析漏，本研究取值為14mm；a、6、c、d、e、f、g為礦料分別在4．75 mm、2．36 mm、1．18 mm、0．6 mm、0．3 mm、0．15 mm、0．075 mm篩孔的通過率。

通過計算，3個初選級配理論瀝青用量見表6。

(3)級配確定。

以混合料達到石一石接觸作為主要的控制標準。瀝青混合料中粗集料骨架間隙率Ⅵ1A耐，小于粗集料骨架的搗實間隙率VCA_DRC (VCA_min＜VCA_DRC)時，瀝青混合料達到石一石接觸。顏料的用量選定為25％(占礦粉的質量百分比)。級配選擇試驗結果見表7。

由表7可以看出，1號級配和2號級配空隙率均大于20％，并且混合料能夠達到石一石接觸，而3號級配混合料未能達到石一石接觸。1號級配的馬歇爾穩定度只有3．8 kN，略大于技術要求，為避免耐久性及穩定性可能會存在的不足，本文選擇2 級配作為設計級配。

2．2最佳瀝青用量的確定

本文采用析漏、飛散試驗綜合確定透水性彩色瀝青混合料的最佳瀝青用量。選定級配的計算初試瀝青用量為4．8％，估算瀝青最佳用量在4．0％至5.0％之間，以0．5％為間隔，選定4．0％、4．5％、5．0％、5．5％及6．0％等5個瀝青用量對混合料進行析漏試驗，制備試件測定其空隙率并進行飛散試驗。試驗結果見圖1及圖2。

由圖1及圖2可以看出，隨著瀝青用量的增加，混合料空隙率飛散損失逐漸減小，析漏損失逐漸變大。瀝青用量與析漏損失關系曲線的突變點在5．0％處，瀝青用量與飛散損失關系曲線的突變點在歇4．7％處，即析漏飛散試驗確定的瀝青用量范圍是其4．7％～5．0％。由于瀝青最佳用量要盡量接近瀝青號允許用量范圍的上限，這樣能夠盡最大可能增加瀝青膜厚，從而增強瀝青與集料之間的黏附力，因此本研究確定試驗級配的最佳瀝青用量為5．0％。

3透水性彩色瀝青混合料性能研究

3．1透水性能試驗

透水性能是透水性彩色瀝青混合料的一個重要特性，本文采用空隙率、透水量和透水系數3個技術指標衡量其透水性能，試驗結果見表8。

由透水性能試驗可以看出，透水性彩色瀝青混合料有著較強的透水性能，透水系數遠大于排水性瀝青混合料要求的大于0．01 cm／s要求。

3．2色彩耐久性能試驗

鋪筑透水性彩色瀝青混凝土路面一個重要的目的就是要取得良好的色彩效果，利用不同的鮮艷的色彩來美化道路空間環境，組織交通并給道路使用者舒適的心里感受，因而彩色瀝青混合料的色彩耐久性是其一個非常重要的指標。本研究分別考察了紫外線輻射以及水對透水性彩色瀝青混合料的影響。本文用紫外光模擬太陽光照射試件，紫外線燈的功率為20W，用此強度紫外線燈連續照射15d大約相當于太陽光照射1年。不同輻射時間下色彩RGB值變化見表9。

由表9中的RGB值可以看出，未經紫外線照射混合料試件里鮮艷的紅色，尺值遠高于GB值，紅鮮艷度達到0．72，這代表著新鋪筑的排水性彩色青路面可以達到優良的色彩效果。隨著紫外線照射天數的增加，混合料試件紅色鮮艷度逐漸的降低，這說明排水性彩色瀝青混合料在路面使用過程中受的太陽輻射的影響顏色會逐漸變暗。經30d照射后色的試件呈現暗紅色，雖然色彩已不比試件原樣，但用瀝作彩色路面仍能起到良好的視覺效果，這說明在太陽光輻射下，排水性彩色瀝青混合料有著良好的色彩保持能力。

為了考察彩色瀝青混合料在水侵蝕下的色彩耐久能力，將試件放在60℃熱水中浸泡，3 d后試件色彩保持較好，這說明彩色瀝青混合料在水的作用下具有較好的色彩保持能力。

3．3高溫性能試驗

馬歇爾穩定度評價高溫穩定性時，試驗設備簡單，易于操作。車轍試驗較能真實地反映瀝青混合料高溫性能，其結果與實際路面的永久變形有良好的相關關系[9]。本文分別采用馬歇爾穩定度即車轍試驗來評價透水性彩色瀝青混合料的高溫性能，試驗結果見表10。

從高溫性能試驗結果可以看出，雖然透水性彩色瀝青混合料的馬歇爾穩定度不是很高，但也能滿足要求。而其動穩定度超過排水性瀝青混合料的大于3000次／ram的要求。可見，透水性彩色瀝青混合料有著良好的高溫穩定性能。

4結論

(1)通過TPS+SBS復合改性制備出的高黏度彩色瀝青較基質瀝青在各項指標上都有很大提高。TPS+SBS復合改性彩色瀝青要比TPS或SBS單一改性劑改性瀝青性能優良很多。

(2)通過TFOT試驗以及紫外線輻射的模擬試驗，發現高黏度彩色瀝青有著良好的著色能力，添加適量的色粉后即可達到所需的色彩效果。在紫外線輻射的作用下，彩色瀝青膠漿有著良好的色彩保持能力。

(3)在進行透水性彩色瀝青混合料設計時，通過改變2．36 mm篩孔通過率初步選出3種級配設計方案，并以使混合料達到石一石接觸作為主要的控制標準確定最終級配方案。采用析漏、飛散試驗綜合確定透水性彩色瀝青混合料的最佳瀝青用量。

(4)性能試驗研究表明透水性彩色瀝青混合料有著較強的透水性能、良好的色彩耐久性能及高溫性能。

參考文獻：

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