彩色沥青混凝土色彩稳定性影响因素分析

万路 邹进忠 吉永海 张吉敏 张树领

摘要：彩色沥青混凝土广泛应用于市政景观路面，但其色彩稳定性一直存在问题。文章采用RGB色彩评估方法，采集紫外加速老化前后的试样的RGB值，并以红色彩色沥青混凝土为研究对象，分析了色粉氧化铁含量、色粉掺量、彩色沥青型号、彩色沥青混凝土级配对色彩稳定性的影响，为彩色沥青路面工程实践提供技术支撑。

关键词：彩色沥青;RGB;紫外老化;色彩稳定性

中图分类号：U416.217文献标识码：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.018

文章编号：1673-4874（2021）01-0064-04

0引言

彩色沥青路面不仅能够美化环境，给人良好的视觉感受，还能诱导交通、使城市交通更加人性化。近几年，彩色沥青路面在城市公园、绿道、旅游景区等路面中大量推广应用，受到了广泛好评[1]。但是彩色沥青路面在环境中受紫外线、雨水、载荷等影响，不可避免会出现一定程度的褪色。在彩色沥青路面发展过程中，色彩稳定性不足一直是彩色沥青路面推广所面临的关键问题[2]。因此，通过试验找出影响彩色沥青路面色彩稳定性的影响因素十分必要。

1色彩评估方法

色彩是彩色沥青混凝土区别于常规沥青混凝土最重要的指标，色彩评估最直观的方法是通过肉眼观察或者与标准色卡进行对比，但这些方法都存在一些局限性，不同的人观察得到的结果可能不同。因此，需要找到一种将色彩量化的方式来评估彩色沥青混凝土的色彩。

RGB色彩模式是一种常用的颜色标准，它通过红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色的变化以及相互叠加得到各式各样的颜色[3]。在RGB色彩体系中，几种常见的颜色的RGB值如表1所示。

某一纯色色彩的变暗或变浅是由于其主色值（如红色的R值）的减小和辅色值（如红色的G、B值）的增加所致。所以，在评价彩色沥青材料色彩的稳定性时，可以通过R、G、B前后的相对变化来判断。同时还可采用色彩鲜艳度指数来评估色彩变化大小，其计算公式如式（1）。

（1）

式中：P为色彩鲜艳度指数（%）;M为各色彩的三原色色光模式值，如红色则为R值，P值越大表明其与原色越接近[4]。

2试验设计

2.1加速老化试验方法

本研究采用紫外线加速耐候试验机进行老化试验，该设备同时具有紫外线照射和水喷淋功能，能模拟彩色沥青试样在自然条件下受紫外线和雨水冲刷产生的颜色变化。紫外线加速耐候试验机采用6个UVB313型紫外线灯管，每个灯管功率为50W，連续照射试样两周的辐射量约为室外一年的累计辐射量。为更好模拟室外环境，采用紫外线辐射和水喷淋循环进行，其具体控制程序为10h紫外辐射+2h水喷淋，每天两个循环，连续进行14d加速老化，试验箱内温度控制在50℃。

2.2色彩采集方法

试样采用圆柱形马歇尔试件。为防止面上石料被击碎影响整体色彩，采用单面击实，击实次数为20次。待试样冷却后在光线良好处用相机拍照，每个试样拍摄三张照片。将图片导入Photoshop图片处理软件，选择吸管工具里的颜色取样器读取所选处的RGB色值。每张图片选择三个不同地方读取RGB色值，三张图片共取9个RGB值，取其平均值作为该试样的RGB值。将试样放入紫外线加速耐候试验机中，按上述设定老化14d后取出，采用同样方法采集老化后试样图片的RGB值。

3不同因素对彩色沥青混凝土色彩的影响分析

3.1色粉氧化铁含量的影响

红色彩色路面色彩鲜艳，造价也较其他颜色的路面低，因而得到广泛应用。本研究采用红色色粉进行相关实验，红色色粉的主要成分是氧化铁。目前市场上红色色粉的品质根据其氧化铁含量的不同而参差不齐。采用四种不同氧化铁含量的色粉进行实验，色粉掺量、混合料级配等其他因素保持相同，成型试样后按本文2.2节色彩采集方法得到每组试样的RGB值。然后按本文2.1节加速老化试验方法对试样进行紫外线照射和水喷淋，14d后采集试样的RGB值。老化前后试样的RGB值如表2所示。

从表2中可以看到，老化后色粉的R值均降低，G和B值升高，色彩鲜艳度指数P变小，表明试样颜色变浅，存在褪色现象。老化前后几种试样的R值和P值均降低，但降低幅度不一样，采用变化率来评价这种降幅，变化率越小说明色彩稳定性越好。几种试样的R值和P值变化率如图1所示。从图中可以看出，色粉氧化铁含量越高，P值和R值变化率越小。

3.2色粉掺量的影响

在彩色沥青混凝土中，色粉的掺量对色彩的影响较大。采用1.0%、2.0%、3.0%、4.0%四种不同掺量的色粉进行实验。由于色粉吸油，为保证几组试样的油膜厚度和沥青用量相当，色粉掺量少的需适当多加矿粉。几组不同色粉掺量的彩色沥青混合料老化前后试样的RGB值如表3所示。

从表3可以看出，色粉掺量越高，试样的R值和P值越高，表明其越红。另外计算几组试样的R值和P值变化率如图2所示。掺量为1.0%～3.0%时，P值和R值降幅较大，而掺量为3.0%～4.0%时变化率几乎不变，表明色粉掺量为3.0%时色彩基本饱和，继续添加色粉对色彩及其稳定性的提升已不明显。因此，对于红色沥青混凝土路面，从性能和成本综合考虑，建议色粉的掺量为2.5%～3.0%。

3.3彩色沥青型号的影响

彩色沥青的型号分为普通彩色沥青和特种彩色沥青，普通彩色沥青又分为50^#、70^#、90^#，采用这三种普通彩色沥青和特种彩色沥青成型彩色混合料试样，色粉型号、掺量等其他因素均相同。几组不同沥青型号的彩色沥青混合料老化前后试样的RGB值如表4所示。

从表4可以看出，老化前几组试样的R值和P值差别不大，表明老化前试样的色彩差别不大。对比老化后试样的R值和P值变化率如图3所示，三种普通彩色沥青的R值和P值变化率无明显规律，特种彩色沥青的变化率要小于三种普通彩色沥青，说明特种彩色沥青试样的色彩稳定性最好。

3.4彩色沥青混合料级配的影响

目前彩色沥青路面多采用密实型级配，包括AC-5、AC-10、AC-13等。随着海绵城市试点建设的进行，彩色透水沥青路面也逐渐有所應用，其级配一般采用PAC-10、PAC-13等。本研究选取AC-5、AC-10、AC-13、PAC-10四种不同的级配进行试验，色粉型号和掺量相同，沥青选用70^#普通彩色沥青，每种级配在其最佳沥青用量下成型试件。几组不同级配彩色沥青混合料老化前后试样RGB值如表5所示。

由表5可知，从老化前的R值和P值来看，AC-5试样的R值和P值最小，说明其颜色最浅。其原因可能为AC-5混合料细料多，石料比表面积更大，在色粉掺量相同的情况下，石料表面的色粉裹附量更小。同理，PAC-10细集料较少，石料表面色粉裹附量更多，其R值和P值也更大，色彩也越鲜艳。

老化后不同级配试样的R值和P值变化率如图4所示，从图4中可以看到AC-5和PAC-10试样的R值和P值变化率较大，说明这两种试样更容易褪色。其原因可能为AC-5型混合料级配细而密实，表面构造深度较小，表面受到紫外线辐射和水喷淋的影响面积更大。而AC-10和AC-13表面构造深度大，局部纹理或孔隙能减缓紫外线辐射或水喷淋的影响。PAC-10也容易褪色的原因是这种级配类型的混合料中石料表面沥青膜较薄，在受到紫外线辐射和水喷淋的作用下，棱角处存在一定的沥青膜剥落的情况。因此，对于彩色透水路面，在实际工程中建议严格选用石料，沥青要采用特种彩色沥青，否则很容易出现褪色现象这种严重问题。

4结语

本文基于RGB色彩评估方法，采用紫外线加速老化和水喷淋的试验方法模拟彩色沥青在室外环境的褪色过程，对影响彩色沥青混凝土色彩稳定性的几种因素进行了研究分析，主要得到以下结论：

（1）对于红色沥青混凝土，色粉中氧化铁含量越高其颜色越鲜艳，色彩稳定性也越好。

（2）色粉掺量越高，试样色彩越鲜艳，但当色粉掺量>3.0%后，色粉对色彩及其稳定性的提升已不明显，工程中建议色粉掺量为2.5%～3.0%。

（3）特种彩色沥青混合料的色彩稳定性要优于普通彩色沥青，三种不同标号的普通彩色沥青混合料的色彩稳定性无显著差别。

（4）混合料级配对彩色沥青的色彩稳定性影响较大，有更大表面构造深度和更厚沥青膜的级配色彩稳定性更好。

参考文献

[1]乐宏亮.彩色沥青路面在道路工程中的实践分析[J].交通世界，2018（10）：32-34.

[2]朱小刚，张肖宁，李红杰.彩色沥青路面耐久性探讨[J].科学技术与工程，2010，10（8）：45-48.

[3]邢磊，雷柏龄，陈忠达.彩色沥青路面色彩耐久性评价方法[J].城市道桥与防洪，2017（1）：133-136.

[4]简毅.彩色沥青技术指标及其耐久性能研究[J].湖南交通科技，2016，12（4）：52-54.