彩色瀝青混凝土色彩穩定性影響因素分析

萬路 鄒進忠 吉永海 張吉敏 張樹領

摘要：彩色瀝青混凝土廣泛應用于市政景觀路面，但其色彩穩定性一直存在問題。文章采用RGB色彩評估方法，采集紫外加速老化前后的試樣的RGB值，并以紅色彩色瀝青混凝土為研究對象，分析了色粉氧化鐵含量、色粉摻量、彩色瀝青型號、彩色瀝青混凝土級配對色彩穩定性的影響，為彩色瀝青路面工程實踐提供技術支撐。

關鍵詞：彩色瀝青;RGB;紫外老化;色彩穩定性

中圖分類號：U416.217文獻標識碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.018

文章編號：1673-4874（2021）01-0064-04

0引言

彩色瀝青路面不僅能夠美化環境，給人良好的視覺感受，還能誘導交通、使城市交通更加人性化。近幾年，彩色瀝青路面在城市公園、綠道、旅游景區等路面中大量推廣應用，受到了廣泛好評[1]。但是彩色瀝青路面在環境中受紫外線、雨水、載荷等影響，不可避免會出現一定程度的褪色。在彩色瀝青路面發展過程中，色彩穩定性不足一直是彩色瀝青路面推廣所面臨的關鍵問題[2]。因此，通過試驗找出影響彩色瀝青路面色彩穩定性的影響因素十分必要。

1色彩評估方法

色彩是彩色瀝青混凝土區別于常規瀝青混凝土最重要的指標，色彩評估最直觀的方法是通過肉眼觀察或者與標準色卡進行對比，但這些方法都存在一些局限性，不同的人觀察得到的結果可能不同。因此，需要找到一種將色彩量化的方式來評估彩色瀝青混凝土的色彩。

RGB色彩模式是一種常用的顏色標準，它通過紅（R）、綠（G）、藍（B）三原色的變化以及相互疊加得到各式各樣的顏色[3]。在RGB色彩體系中，幾種常見的顏色的RGB值如表1所示。

某一純色色彩的變暗或變淺是由于其主色值（如紅色的R值）的減小和輔色值（如紅色的G、B值）的增加所致。所以，在評價彩色瀝青材料色彩的穩定性時，可以通過R、G、B前后的相對變化來判斷。同時還可采用色彩鮮艷度指數來評估色彩變化大小，其計算公式如式（1）。

（1）

式中：P為色彩鮮艷度指數（%）;M為各色彩的三原色色光模式值，如紅色則為R值，P值越大表明其與原色越接近[4]。

2試驗設計

2.1加速老化試驗方法

本研究采用紫外線加速耐候試驗機進行老化試驗，該設備同時具有紫外線照射和水噴淋功能，能模擬彩色瀝青試樣在自然條件下受紫外線和雨水沖刷產生的顏色變化。紫外線加速耐候試驗機采用6個UVB313型紫外線燈管，每個燈管功率為50W，連續照射試樣兩周的輻射量約為室外一年的累計輻射量。為更好模擬室外環境，采用紫外線輻射和水噴淋循環進行，其具體控制程序為10h紫外輻射+2h水噴淋，每天兩個循環，連續進行14d加速老化，試驗箱內溫度控制在50℃。

2.2色彩采集方法

試樣采用圓柱形馬歇爾試件。為防止面上石料被擊碎影響整體色彩，采用單面擊實，擊實次數為20次。待試樣冷卻后在光線良好處用相機拍照，每個試樣拍攝三張照片。將圖片導入Photoshop圖片處理軟件，選擇吸管工具里的顏色取樣器讀取所選處的RGB色值。每張圖片選擇三個不同地方讀取RGB色值，三張圖片共取9個RGB值，取其平均值作為該試樣的RGB值。將試樣放入紫外線加速耐候試驗機中，按上述設定老化14d后取出，采用同樣方法采集老化后試樣圖片的RGB值。

3不同因素對彩色瀝青混凝土色彩的影響分析

3.1色粉氧化鐵含量的影響

紅色彩色路面色彩鮮艷，造價也較其他顏色的路面低，因而得到廣泛應用。本研究采用紅色色粉進行相關實驗，紅色色粉的主要成分是氧化鐵。目前市場上紅色色粉的品質根據其氧化鐵含量的不同而參差不齊。采用四種不同氧化鐵含量的色粉進行實驗，色粉摻量、混合料級配等其他因素保持相同，成型試樣后按本文2.2節色彩采集方法得到每組試樣的RGB值。然后按本文2.1節加速老化試驗方法對試樣進行紫外線照射和水噴淋，14d后采集試樣的RGB值。老化前后試樣的RGB值如表2所示。

從表2中可以看到，老化后色粉的R值均降低，G和B值升高，色彩鮮艷度指數P變小，表明試樣顏色變淺，存在褪色現象。老化前后幾種試樣的R值和P值均降低，但降低幅度不一樣，采用變化率來評價這種降幅，變化率越小說明色彩穩定性越好。幾種試樣的R值和P值變化率如圖1所示。從圖中可以看出，色粉氧化鐵含量越高，P值和R值變化率越小。

3.2色粉摻量的影響

在彩色瀝青混凝土中，色粉的摻量對色彩的影響較大。采用1.0%、2.0%、3.0%、4.0%四種不同摻量的色粉進行實驗。由于色粉吸油，為保證幾組試樣的油膜厚度和瀝青用量相當，色粉摻量少的需適當多加礦粉。幾組不同色粉摻量的彩色瀝青混合料老化前后試樣的RGB值如表3所示。

從表3可以看出，色粉摻量越高，試樣的R值和P值越高，表明其越紅。另外計算幾組試樣的R值和P值變化率如圖2所示。摻量為1.0%～3.0%時，P值和R值降幅較大，而摻量為3.0%～4.0%時變化率幾乎不變，表明色粉摻量為3.0%時色彩基本飽和，繼續添加色粉對色彩及其穩定性的提升已不明顯。因此，對于紅色瀝青混凝土路面，從性能和成本綜合考慮，建議色粉的摻量為2.5%～3.0%。

3.3彩色瀝青型號的影響

彩色瀝青的型號分為普通彩色瀝青和特種彩色瀝青，普通彩色瀝青又分為50^#、70^#、90^#，采用這三種普通彩色瀝青和特種彩色瀝青成型彩色混合料試樣，色粉型號、摻量等其他因素均相同。幾組不同瀝青型號的彩色瀝青混合料老化前后試樣的RGB值如表4所示。

從表4可以看出，老化前幾組試樣的R值和P值差別不大，表明老化前試樣的色彩差別不大。對比老化后試樣的R值和P值變化率如圖3所示，三種普通彩色瀝青的R值和P值變化率無明顯規律，特種彩色瀝青的變化率要小于三種普通彩色瀝青，說明特種彩色瀝青試樣的色彩穩定性最好。

3.4彩色瀝青混合料級配的影響

目前彩色瀝青路面多采用密實型級配，包括AC-5、AC-10、AC-13等。隨著海綿城市試點建設的進行，彩色透水瀝青路面也逐漸有所應用，其級配一般采用PAC-10、PAC-13等。本研究選取AC-5、AC-10、AC-13、PAC-10四種不同的級配進行試驗，色粉型號和摻量相同，瀝青選用70^#普通彩色瀝青，每種級配在其最佳瀝青用量下成型試件。幾組不同級配彩色瀝青混合料老化前后試樣RGB值如表5所示。

由表5可知，從老化前的R值和P值來看，AC-5試樣的R值和P值最小，說明其顏色最淺。其原因可能為AC-5混合料細料多，石料比表面積更大，在色粉摻量相同的情況下，石料表面的色粉裹附量更小。同理，PAC-10細集料較少，石料表面色粉裹附量更多，其R值和P值也更大，色彩也越鮮艷。

老化后不同級配試樣的R值和P值變化率如圖4所示，從圖4中可以看到AC-5和PAC-10試樣的R值和P值變化率較大，說明這兩種試樣更容易褪色。其原因可能為AC-5型混合料級配細而密實，表面構造深度較小，表面受到紫外線輻射和水噴淋的影響面積更大。而AC-10和AC-13表面構造深度大，局部紋理或孔隙能減緩紫外線輻射或水噴淋的影響。PAC-10也容易褪色的原因是這種級配類型的混合料中石料表面瀝青膜較薄，在受到紫外線輻射和水噴淋的作用下，棱角處存在一定的瀝青膜剝落的情況。因此，對于彩色透水路面，在實際工程中建議嚴格選用石料，瀝青要采用特種彩色瀝青，否則很容易出現褪色現象這種嚴重問題。

4結語

本文基于RGB色彩評估方法，采用紫外線加速老化和水噴淋的試驗方法模擬彩色瀝青在室外環境的褪色過程，對影響彩色瀝青混凝土色彩穩定性的幾種因素進行了研究分析，主要得到以下結論：

（1）對于紅色瀝青混凝土，色粉中氧化鐵含量越高其顏色越鮮艷，色彩穩定性也越好。

（2）色粉摻量越高，試樣色彩越鮮艷，但當色粉摻量>3.0%后，色粉對色彩及其穩定性的提升已不明顯，工程中建議色粉摻量為2.5%～3.0%。

（3）特種彩色瀝青混合料的色彩穩定性要優于普通彩色瀝青，三種不同標號的普通彩色瀝青混合料的色彩穩定性無顯著差別。

（4）混合料級配對彩色瀝青的色彩穩定性影響較大，有更大表面構造深度和更厚瀝青膜的級配色彩穩定性更好。

參考文獻

[1]樂宏亮.彩色瀝青路面在道路工程中的實踐分析[J].交通世界，2018（10）：32-34.

[2]朱小剛，張肖寧，李紅杰.彩色瀝青路面耐久性探討[J].科學技術與工程，2010，10（8）：45-48.

[3]邢磊，雷柏齡，陳忠達.彩色瀝青路面色彩耐久性評價方法[J].城市道橋與防洪，2017（1）：133-136.

[4]簡毅.彩色瀝青技術指標及其耐久性能研究[J].湖南交通科技，2016，12（4）：52-54.