■鄭建艷

(福建省交通規(guī)劃設計院，福州 350004)

隨著人們生活水平以及藝術品味的提升，道路與環(huán)境的協(xié)調統(tǒng)一逐漸受到人們的重視，傳統(tǒng)的灰色水泥路面或黑色瀝青路面逐漸使人產生審美疲勞，在此前提下，彩色路面應運而生。對于臨海公路，由于受海水潮汐及海浪的拍打、沖刷作用，道路很容易產生病害，影響道路行車舒適性及安全性。因此，臨海公路路面結構及色彩的選擇是否合理，是其能否在充分發(fā)揮交通功能的同時兼顧景觀效果的重要影響因素。本文以莆田市湄洲島環(huán)島東路舊路提級改造工程為例進行分析，探索經濟合理的彩色路面結構。

1 工程概況

湄洲島位于福建省莆田市秀嶼區(qū)，為國家4A級景區(qū)，夏季高溫多雨，年平均氣溫21℃。湄洲島環(huán)島東路始建于1995年，按四級公路標準進行設計，水泥砼路面寬9m，經過近20年的使用，路面已經產生病害，現對其按三級公路進行升級改造，改造段落為K0+000～K3+021.017，全長3.021017km，其中K0+000～K2+856段擬采用彩色路面，提升其交通服務及景觀功能。

2 彩色路面方案選擇

彩色路面的研究與應用始于歐美等國家，我國 在這方面尚處于初級階段，相關的研究成果有限，工程經驗積累少，但隨著人們對交通安全和環(huán)境重視程度的提高，彩色路面必將逐步廣泛運用，對其進行探索有著現實的意義。目前彩色路面主要有彩色瀝青路面、彩色防滑路面、彩色透水路面、彩色壓印路面等，但由于材料、技術及經濟原因，在實際應用時，大多局限在廣場、景區(qū)、公園道路，普通公路的應用較少。彩色路面方案的選擇要結合項目的環(huán)境特點、施工條件和財政狀況等綜合考慮。對于湄洲島環(huán)島東路路面改造，擬根據以下幾方面進行路面方案比選：

2.1 瀝青砼路面與水泥砼路面方案比選

環(huán)島東路K0+000～K2+856段緊鄰海岸線，公路外側即為沙灘，臺風季節(jié)浪高可達十幾米，并直接拍打在公路上，采用瀝青砼路面難以抵擋海水侵襲，海水鹽分也會對瀝青產生影響，路面易發(fā)生

水損害，而且瀝青路面造價高；相比之下，水泥砼路面強度、耐久性、抗沖刷性能要明顯強于瀝青路面，而且造價相對較低，因此，擬將舊路面改造為新的水泥砼路面。

2.2 水泥砼顏色方案比選

由于與環(huán)島東路相鄰的其它環(huán)島路均按普通瀝青路面改造，水泥砼路面若采用其它顏色將和瀝青路面在視覺上存在極大反差，作為湄洲島上標志性的景觀公路，這點無疑會使整個環(huán)島路顯得不協(xié)調，影響景觀效果。據此，本工程采用黑色水泥砼路面的改造方案。

2.3 水泥砼著色方案比選

水泥砼著色方法主要有兩種，一種是在普通水泥砼中摻入一定比例的顏料拌合著色，另一種是在普通水泥砼路面施工后，在其表面涂抹涂料，選擇何種方案是本工程成敗的關鍵。分析研究國內外類似工程認為，水泥面層表面涂抹涂料后，不但減小了路面的構造深度，降低了路面的抗滑性能，存在行車安全隱患，而且涂料在外界環(huán)境及車輛輪胎的綜合作用下，容易脫落，不但嚴重影響路容，而且修復后難以保證顏色統(tǒng)一，經常性的養(yǎng)護也增加了造價。雖然目前有各種彩色防滑路面，但由于防滑路面的膠黏劑和防滑顆粒在輪胎摩擦及環(huán)境的作用下，實際使用壽命并不理想，后期修復費用高且影響交通。而采用在普通水泥砼中摻入一定量的顏料，通車后即使路面表面經長期磨損，其顏色也不會褪去，可以從根本上解決褪色問題，是可行的方案，推薦本工程采用。

2.4 面層全厚度黑色與淺層黑色方案比選

湄洲島島內公路交通量很小，且由于嚴格限制貨車上島，車型基本為小汽車，經計算，確定水泥砼面板厚度21cm。然而，由于彩色水泥砼相對于普通水泥砼造價高，導致大規(guī)模采用時，往往由于造價高而受阻。為探索既安全又經濟的彩色路面方案，現對路面面層結構進行技術、經濟分析對比，如表1所示。

表1 路面面層結構方案技術經濟比較

方案一采用21cm厚的全厚度面層黑色水泥砼，施工工藝與普通砼一樣，一次性攤鋪、振搗成型，施工質量有保障，工程進度快，但造價太高，每平米造價超過400元。

方案二面層面層總厚度21cm，由6cm黑色水泥砼與15cm普通水泥砼共同組成，但兩者必須有效聯(lián)接為一個整體結構層，保證強度均勻，不得存在分層，施工時必須嚴格控制兩層的施工銜接，否則將直接影響路面結構強度，甚至造成路面結構破壞。采用6cm的黑色水泥砼作為上層，是結合施工質量控制及經濟角度考慮的，上層黑色水泥砼過薄，施工時無法保證有效厚度，砼振搗時容易串色、離析，過厚則將顯著增加造價，參考普通砼施工經驗，一般厚度為粗集料最大粒徑的1.3～1.5倍，因此，采用6cm厚的黑色水泥砼是經濟可行的。

經綜合比選，考慮到本工程為輕交通公路并且主要通行小型汽車，在加強原材料及施工工序管控，保證施工質量的前提下，確定采用方案二，即6cm黑色水泥砼+15cm普通水泥砼作為路面面層結構。

3 主要原材料質量及技術指標

（1）水泥

水泥作為混合料中的膠凝材料，是保證強度、耐久性和膠結顏料、集料的主要原材料。黑色水泥砼采用普通硅酸鹽水泥，其強度不應低于32.5MPa。

（2）顏料

黑色路面所用顏料的選擇直接影響了工程的質量和造價，必須慎重對待。目前顏料大致分為兩類，即有機顏料和無機顏料。有機顏料雖然著色里強，但是價格高且耐堿、耐候性差，在光和熱的影響下容易褪色；而無機顏料具備較好的較強的著色能力和分散性，不會對混凝土性能產生大的影響，對外加環(huán)境如溫度、日照及空氣中的各類氣體具有良好的穩(wěn)定性，能耐光、耐熱、耐堿，在大氣中長期不褪色，不與水泥砼成分發(fā)生有害物理、化學反應。因此，本工程黑色水泥砼所需顏料采用無機顏料：氧化鐵黑，其指標如表2。

表2 黑色水泥砼路面顏料技術指標表

顏料除了本身必須具有的技術指標外，其摻量也應嚴格控制，試驗段結果表明，在一定的摻量范圍內，隨著顏料摻量增大，顏料呈色提高，但摻量過大（超過8%），混凝土強度將下降，而成本增加，因此，一般應控制在水泥用量的4%～6%。

（3）集料

集料除滿足規(guī)范要求的基本技術指標外，由于集料本身的顏色對水泥砼色彩產生較大影響，在選擇集料時，顏色是必須考慮的一個因素，對于黑色水泥砼，應采用暗色系的碎石，最好采用黑色集料以避免集料色澤對顏料呈色的干擾。

（4）減水劑

混凝土的含水量必須嚴格控制，含水量過大將直接影響色彩濃度。因此有必要加入減水劑以控制含水量，減水劑選擇減水率高（減水率大于25%），與水泥適應性好，對混凝土顏色無影響的聚羧酸高性能減水劑，摻量1%左右。

4 配合比設計

目前路面彩色砼配合比無針對性的規(guī)范可循，有效可行的設計方法是參照普通砼路面，以顏色、坍落度和28d彎拉強度作為主要控制指標，在普通混凝土配合比的基礎上，根據所配制凝土的顏色要求及配合比參數要求，確定混凝土的試配配比，然后通過大量試配確定最終配合比。配合比設計流程見圖1。

為保證后續(xù)大規(guī)模施工的順利進行，保證工程質量和工期要求，本項目在起點段開展了30m的試驗段施工，并重點從以下兩個關鍵性控制指標進行試驗分析：

圖1 黑色混凝土配合比設計流程圖

（1）顏色控制。為保證混凝土的色度和均勻性，顏料與水泥必須預先按一定的配比進行拌合。試驗段按顏料與水泥的摻量比進行了三種配比，分別為4%、5%、6%，再用0.4mm篩過篩后重新拌合，使之進一步拌合均勻，禁止將顏料直接投放到拌和機內攪拌，這將嚴重影響色彩效果。試驗結果顯示，三種不同顏料摻量的黑色砼出料時的顏色區(qū)別不明顯，但是初凝后6%摻量的砼顏色明顯要比4%摻量的深，更接近瀝青路面的顏色。

（2）強度控制。強度是保證路面結構安全的最重要的指標，試驗段對三種不同顏料摻量的黑色水泥砼進行了抗彎拉強度實驗，結果表明，無論是室內試件還是室外現場取芯實驗，混凝土強度均滿足設計要求，且顏料摻量在4%～6%范圍內對強度基本無影響。強度控制最關鍵的一點，是黑色砼與普通砼之間的聯(lián)結強度，一旦兩者聯(lián)結不緊密，由于受力不均導致的應力集中將影響面層結構整體強度，甚至破壞，這點必須在施工時予以重視。因此，應分別對黑色砼、普通砼以及兩者的結合體進行抗彎拉強度實驗，對于本項目，要求三種試件的彎拉強度不低于4.5MPa，彎拉彈性模量不低于27GP。試驗段實驗結果均滿足要求，從而有效保證其作為整體結構層的力學性能。

5 施工工藝及質量控制

5.1 混凝土生產

路面施工時必須同時配備兩臺砼攪拌機，分別拌制黑色砼和普通砼，砼的配合比要準確掌握，控制用水量，每半天至少檢查2次混凝土的塌落度。

5.2 混凝土卸料、攤鋪

因上層黑色砼層厚度較薄，采用混凝土罐車進行運輸、卸料時應有緩沖措施，以免高處卸料對下層普通砼形成沖擊導致翻漿并污染上層黑色砼，卸料及整平應結合人工進行，黑色混凝土罐車要求專用，每次使用前必須徹底清洗，逐車檢查混凝土的顏色、坍落度、和易性，合格的方可使用。

混凝土澆筑必須保證連續(xù)，盡量縮短鋪筑時間間隔。應對模板內側普通砼層的頂面位置做好標記，模板下用干硬性砂漿對縫隙予以封閉，保證不漏漿。

兩層砼之間的鋪筑間隔時間不宜過長或過短，允許最長間隔時間應按水泥的初凝時間和混凝土的硬化條件進行確定，一般不宜超過1h，時間過長，可能在上下層間產生施工縫，不利于上下結構層結合；時間過短，振搗時會由于上下層串色，導致上層砼顏色渾濁，因此攤鋪面層黑色砼的時間一般應控制在下層普通砼澆筑完畢半小時以后，根據試驗段經驗，正常只要下層砼振實后，泌出的水分已經基本蒸發(fā)，刮除浮漿后即可進行上層黑色砼鋪筑，如圖2所示。

圖2 黑色水泥砼路面現場施工

5.3 混凝土振搗

由于彩色砼層較薄，故只能采用表面振搗器進行振搗。振動時間應以混凝土表面不再下沉且無氣泡逸出為止，振搗時間合理，不過振，不漏振。

下層普通砼振搗后，澆筑上層黑色砼之前，必須先刮除下層砼表面的浮漿，并深入普通砼1cm左右，以下層砼露出粗骨料為準，之后立即撒布水泥凈漿（水泥凈漿按水灰比1:3配制），最后鋪筑上層黑色砼，同時應保證砼振搗時層間充分結合，確保施工后的砼整體強度。

6 結語

本文在對工程實例進行方案比選并進行試驗路分析的基礎上，提出了適合臨海景觀公路的經濟可行的黑色水泥砼路面方案。黑色水泥砼應從原材料、配合比及施工質量等多環(huán)節(jié)進行控制，尤其是顏色和層間結合強度的控制尤為重要，它是整個路面方案成敗的關鍵。

試驗段的相關數據及施工成果，為工程后期的大規(guī)模施工提供了依據，證實本項目路面設計方案是完全可行的，可供同類工程參考。

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