非机动车道彩色透水路面铺装技术研究

2022-12-10涂亮亮蔡文科

建材世界 2022年6期

许勐，涂亮亮，田蕾，蔡文科

(1.深圳市天健(集团)股份有限公司,深圳 518034；2.深圳市市政工程总公司,深圳 518000；3.深圳市特区建工集团有限公司,深圳 518034)

由于彩色透水沥青路面具有良好的排水效果，雨后路面不积水，给人们带来了舒适的骑行环境以及良好的视觉感受。同时，透水路面铺装系统是实现“海绵城市”的重要技术措施之一，环保出行也是未来社会发展的趋势。因此，彩色透水沥青绿道大规模的应用于公园建设中，这就要求彩色绿道既满足非机动车的行车舒适性，也要求具有一定的美观性及耐久性。

针对彩色透水混凝土易开裂、难养护及彩色沥青绿道运营一年后存在脱色快、骨料易飞散等现状，研究团队进行了大量的试验研究和路用性能验证，已完成具有色彩均匀性好和持久性强、透水优良、耐骨料飞散等特点的新型路面材料的生产与应用。

1 国内外研究现状

1.1 国外研究现状

由于透水路面铺装对社会及城市发展来说优点众多，欧美、日本等发达国家作为先行军在19世纪中叶就对透水路面铺装材料展开研究开发。随着透水路面铺装材料、铺装结构、施工工艺等相关技术的成熟，大多数国家已将其广泛应用于城市广场、轻交通等级道路、人行道及停车坪等。

国外对传统透水路面的使用性能、路用性能、适用范围有了一定的研究，在各国的工程领域传统透水路面的应用也比比皆是。但是国外对透水路面新材料的研究比较少，为适应更多的工况需求，透水路面材料选择多样性方面仍需进一步研究。

1.2 国内研究现状

国内在透水路面铺装方面的起步较晚。与国外道路发达国家和地区相比，我国当前透水铺装研究水平还有提升空间，在高强高性能透水路面铺装方面的研究与世界先进水平有一定差距。但近些年来随着生态环境保护意识的提升，国家大力倡导绿色交通及在相关环保理念的引导下，道路研究人员在路面透水铺装方面的研究明显加大了力度。

国内对透水水泥混凝土路面和透水沥青混凝土路面进行了较多的研究，大多是传统透水路面强度改善、透水性能改善、透水路面服役期限延长方面的研究。但在透水新材料、新工艺方面的研究有所欠缺，目前透水铺装材料的选择广度较小。因此研发新材料、新工艺在透水铺装领域的应用仍有广阔前景。

1.3 当前彩色绿道路面技术的应用及其特点

1)彩色多孔透水水泥混凝土

该技术是由石料、水泥掺和外加剂、水、彩色强化剂以及稳定剂等经一定比例调配拌制而成的一种多孔轻质的水泥基铺装材料，如图1所示。产品空隙率为15%～25%，承载力可达到C20～C25混凝土的承载标准。

优点：透水性良好，工程造价较低，易于施工。

缺点：容易开裂，且后期养护难度较大。

2)脱色热拌彩色沥青铺装技术

由脱色沥青、粗细集料、色粉等经一定比例调配，配合使用高粘改性剂拌制而成的热拌彩色透水沥青铺装材料，如图2所示，其颜色可根据色粉调整。

优点：工程造价相对较低，适合大面积施工，且平整度较好。

缺点：需要较高的拌和温度，对色粉的颜色耐久性有一定的影响，且易出现水损坏。高温拌和具有刺激性烟气，危害工人身体健康，对环境也会造成污染。同时脱色沥青胶结料需要单独设立专用的存储罐及相应的专用管道和加温保温设备。该技术为深圳市现状彩色绿道的主流铺装材料，大部分在运营一年后出现颜色退化、骨料飞散等问题。

3)直投式颗粒状热拌彩色沥青铺装技术

颗粒状彩色沥青是一种全新的彩色沥青路面材料，其独特的化学组成、分子结构赋予了其独特的热塑性以及超强的黏附性，如图3所示。这种颗粒沥青对石料的酸碱性无特殊要求，生产的彩色沥青混凝土具有良好的高低温性能，且无需洒布乳化沥青及热沥青粘层油。生产过程中采用小包装直投拌缸的工艺。

优点：无需专用的彩色沥青存储罐、脱桶设备以及相应的沥青专用输送管道，避免了传统生产工艺中需要耗费较大的设备投资和占用空间的弊病，能够有效减少黑色沥青与彩色沥青交叉施工时胶结料色彩的相互影响。同时，直投式颗粒状彩色沥青路面施工工艺采用小包装直投拌缸，无异味无有害气体，简化生产工序，净化生产环境，避免了传统生产工艺中人工投放色粉等添加剂而造成的彩色颜料四处飞扬的现象。

缺点：容易褪色，色彩稳定性差，易出现水损坏。

4)普通冷拌彩色铺装材料

采用丙烯酸树脂、聚氨酯类胶结材料作为胶结料，常温拌合即可施工。

优点：无需加热，节约能源，减少污染，同时颜色鲜艳持久。

缺点：粘结力差，铺装材料耐久性不好，同时也不适用于透水绿道的铺装。

也有相关单位采用环氧树脂作为胶结材料。环氧树脂属于热固性材料，具有高强粘结性，但是同时存在耐水性差、耐候性差、韧性差等特点。

5)彩色涂布材料技术

由丙烯酸或环氧树脂、特定填料、着色骨料等经一定比例调配拌制而成的铺装材料，其粘结强度≥1.5 MPa，见图4。

优点：不改变原有道路结构，抗滑效果明显，耐候性能好，不褪色。

缺点：对基层的要求较高，且易开裂、脱层、掉粒。

2 新型高粘冷拌冷铺彩色透水沥青绿道铺装新技术

2.1 技术简介及其优势

针对现有技术存在的各种缺陷及现行绿道存在的脱色快、骨料飞散等问题，技术团队考虑应用基于复合改性脱色沥青制备的彩色透水型绿道材料，以改性后的反应性树脂(脱色沥青、环氧树脂等)为胶结料，与开级配骨料、颜料及添加剂拌合而成新型彩色透水路面铺装材料。该冷铺透水型彩色树脂混凝土兼具透水混凝土强度，同时其热稳定性能、力学抗剪抗折性能显著优于热拌彩色沥青混凝土。

该技术从环氧树脂基体的增韧基础上改善其易开裂的缺陷，将高分子材料、道路工程、色彩学、交通安全等学科结合，填补了该方面的研究空白。通过骨料级配优化设计，同时添加一定比例的色粉，在常温下拌和均匀即可。优势体现在：

1)冷拌环保、施工便捷，挥发性有机物含量低于0.1%，现场可根据待铺人行道大小分别采取人工或机械摊铺。

2)色彩持久性好，改性环氧树脂能够大大提升颜料的附着能力。

3)耐老化及耐久性好，改性环氧树脂可以适应室外环境，在温度、紫外线、雨水及荷载综合作用下的耐老化及耐久性显著提高。

2.2 新型高粘冷拌冷铺彩色透水沥青路面特点

施工完成后的冷铺型彩色透水沥青路面具有以下的特点：

1)高透水性：拥有10%～15%的孔隙，能够使透水速度达到21～42 L/(m/h)。

2)高承载力：经鉴定其承载力完全能够达到C20～C25混凝土的承载标准。

3)良好的装饰效果：拥有各种颜色方案，能够配合设计师独特创意，实现不同环境和个性所要求的装饰风格。

4)易维护性：特有的透水性铺装系统使其只需通过高压水洗的方式就可以轻而易举的解决。

5)抗冻融性：透水性铺装比一般混凝土路面拥有更强的抗冻融能力，不会受冻融影响而断裂，因为它的结构本身有较大的孔隙。

6)耐用性：耐用耐磨性能优于彩色沥青，不易变色，易清洁，使用寿命高达8年以上。

2.3 适用范围

该技术普遍适用于市政工程的自行车道、人行道、园林绿道、沿海沿湖绿道、景区道路等景观路面及城市广场和部分轻交通道路，可以起到提升城市形象的作用。

2.4 工程应用及效益分析

依托坝光场平项目的观景平台及新丹路等项目进行了新型冷拌冷铺高粘彩色透水沥青路面的施工并对其性能进行了验证，如图5所示。同时对其应用效果和社会经济效益进行评价。

1)经济效益：该技术在常温下即可施工，节约了燃料的消耗，现场随拌随用，节省了材料堆放和运输成本，与热拌技术相比，可大大节省沥青管道清洗的费用，不单独占用沥青储存罐。

2)社会效益：美化城市，提升城市文化底蕴，改善人们生活环境的质量；减少辐射和城市“热岛”效应，降低路面温度；排除路面积水，避免城市内涝，同时可以使地下水位回升，起到涵养地下水资源的作用。

3)环境效益：该技术在常温下拌合和施工，减少了燃料燃烧时的碳排放，避免了彩色颜料四处飞扬的现象。混合料生产过程中基本无烟气排放和异味，属于环境友好型材料。

2.5 成本分析

新型高粘冷拌冷铺彩色透水沥青绿道铺装材料主要由高粘沥青胶结剂、面层保护胶结剂及碎石常温拌合而成。经分析，该彩色沥青透水铺装技术成本约为318.6元/m2，而常规热拌彩色沥青混合料成本约为190元/m2。虽然从材料价格上差异较大，但这尚未考虑热拌技术的材料堆放和运输成本、专用脱色沥青储存罐的投资成本、冷拌冷铺技术现场快速铺筑节省工期带来的效益和无烟施工的环保效益及其较好耐久性所带来的长寿命周期的使用效益等。因此，该技术在一定程度上仍具有较大的优势。