萬路 鄒進忠 吉永海 張吉敏 張樹領(lǐng)
摘要:彩色瀝青混凝土廣泛應(yīng)用于市政景觀路面,但其色彩穩(wěn)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(wěn)定性的影響,為彩色瀝青路面工程實踐提供技術(shù)支撐。
關(guān)鍵詞:彩色瀝青;RGB;紫外老化;色彩穩(wěn)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(huán)境,給人良好的視覺感受,還能誘導(dǎo)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(qū)等路面中大量推廣應(yīng)用,受到了廣泛好評[1]。但是彩色瀝青路面在環(huán)境中受紫外線、雨水、載荷等影響,不可避免會出現(xiàn)一定程度的褪色。在彩色瀝青路面發(fā)展過程中,色彩穩(wěn)定性不足一直是彩色瀝青路面推廣所面臨的關(guān)鍵問題[2]。因此,通過試驗找出影響彩色瀝青路面色彩穩(wěn)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(qū)別于常規(guī)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(jié)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(wěn)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(shù)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(shù)(%);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(shè)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(shè)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(chǎn)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(xù)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(huán)境,采用紫外線輻射和水噴淋循環(huán)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(huán),連續(xù)進行14d加速老化,試驗箱內(nèi)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(shù)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(dǎo)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(shè)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(yīng)用。本研究采用紅色色粉進行相關(guān)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(zhì)根據(jù)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(jié)色彩采集方法得到每組試樣的RGB值。然后按本文2.1節(jié)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(shù)P變小,表明試樣顏色變淺,存在褪色現(xiàn)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(wěn)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(dāng),色粉摻量少的需適當(dāng)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(xù)添加色粉對色彩及其穩(wěn)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(guī)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(wěn)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(shè)的進行,彩色透水瀝青路面也逐漸有所應(yīng)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(gòu)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(gòu)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(xiàn)褪色現(xiàn)象這種嚴重問題。
4結(jié)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(huán)境的褪色過程,對影響彩色瀝青混凝土色彩穩(wěn)定性的幾種因素進行了研究分析,主要得到以下結(jié)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(wěn)定性也越好。
(2)色粉摻量越高,試樣色彩越鮮艷,但當(dāng)色粉摻量>3.0%后,色粉對色彩及其穩(wěn)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(wěn)定性要優(yōu)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(wěn)定性無顯著差別。
(4)混合料級配對彩色瀝青的色彩穩(wěn)定性影響較大,有更大表面構(gòu)造深度和更厚瀝青膜的級配色彩穩(wěn)定性更好。
參考文獻
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