新排钢渣砂路面基层体积稳定性试验研究_叶洪东.pdf
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1、第 卷,第 期 年 月公路工程,:收稿日期 基金项目 河北省自然科学基金资助项目()作者简介 叶洪东(),男,河北邯郸人,教授,博士,研究方向:路基、深基坑等。引文格式 叶洪东,赵 莹,何育鹏,等 新排钢渣砂路面基层体积稳定性试验研究 公路工程,():,():新排钢渣砂路面基层体积稳定性试验研究叶洪东,赵 莹,何育鹏,朱立华(河北工程大学,河北 邯郸)摘 要 使用未经陈化钢渣砂作为原材料,通过掺入不同质量比外掺剂(粉煤灰、硅灰)对钢渣砂的膨胀性进行抑制,以使其满足道路用钢渣体积稳定性要求,根据体积稳定性试验结果得出较优的外掺剂配比。通过研究发现,单掺外掺剂对钢渣的膨胀性有较好抑制效果,复掺时对
2、膨胀率抑制效果更明显;综合经济效果,在所有的单掺配比中,单掺质量比 硅灰能发挥外掺剂较大效用;复掺组中,掺量 、硅灰 粉煤灰 组较优。关键词 新排钢渣;钢渣砂砾;体积稳定性;外掺剂中图分类号 文献标志码 文章编号 (),(,),().,;,;,;引言钢渣因具有强度高、耐久性、防滑性较好等优点,可将其代替碎石作骨料用于道路基层。但是,比起传统的碎石等骨料,钢渣体积稳定性较差,需在使用前对其体积膨胀性进行抑制。在国内目前常规的做法是将新排出的钢渣自然陈放 个月以上,钢厂无疑需购置土地以进行钢渣储放,这不仅对企业造成经济损失,对生态环境也造成严重污染;钢渣砂比起大粒径钢渣具更高强度,然而,关于钢渣砂
3、用于道路基层的研究较少。对此,笔者选用新排钢渣砂代替碎石作为基层材料,通过掺矿物掺料对钢渣砂的膨胀性进行抑制,使其体积稳定性达到基层材料体积稳定性使用标准,为工程应用提供试验依据。原材料的选择钢渣砂作为路基填料性能优于大粒径钢渣,但 公路工程 卷对于钢渣砂的粒径范围尚无明确界限,本课题拟选用两组粒径钢渣砂(最大公称粒径.、.),同时进行浸水膨胀率试验,并对结果进行分析。道路用钢渣()规定:“用于道路工程建设中的钢渣,浸水膨胀率应保证.”。对于钢渣砂的体积稳定性的测定,依规范 钢渣稳定性试验方法()中的浸水膨胀率试验方法进行,试验结果见表、表。表 最大公称粒径.钢渣浸水膨胀率试验结果 .水浴时间
4、膨胀量日增长值 膨胀量累加值 试样 试样 试样 平均值试样 试样 试样 平均值.表 最大公称粒径.钢渣浸水膨胀率试验结果 .水浴时间膨胀量日增长值 膨胀量累加值 试样 试样 试样 平均值试样 试样 试样 平均值.由表、表 结果可知,最大公称粒径.组的钢渣浸水膨胀率为.;最大公称粒径.组的钢渣浸水膨胀率为.,两组钢渣膨胀率相差并不大(.)。考虑到使用较大粒径钢渣在实际工程应用中更便于施工,可以减少破碎和筛分,最终选取最大公称粒径.的钢渣作为试验原材料。原材料技术指标.钢渣砂本试验用钢渣取自邯郸钢厂的未陈化转炉钢渣。其矿物成分包括:相、()、,铁酸盐。钢渣砂的化学成分如下:含量.,含量 ,含量.,
5、含量.,含量.,含量.,含量.,含量.,含量.,含量.,含量.。钢渣砂的筛分结果见表。用四分法取样,参照规范 公路工程集料试验规程()中的方法对试验用钢渣砂进行筛分,级配曲线如图 所示,曲线均值组曲线与原值组曲线接近,说明试验用钢渣砂粒组稳定;.,.,满足 且 在 之间的条件,试验所用钢渣级配良好。.外掺剂技术指标本试验用于抑制钢渣砂膨胀率的外掺剂有粉煤灰和硅灰两种,硅灰的化学成分如下:为.,为.,为.,为.,为.,为.,需水比,平均值为中性,烧失量为.。粉煤灰的化学成分如下:为.,为.,为.,为.,为.,为.,为.,为.,为.,烧失量为.。第 期叶洪东,等:新排钢渣砂路面基层体积稳定性试验研
6、究 表 筛分试验结果 筛网尺寸干燥试样总质量组一:干燥试样总质量组二:筛上重 分计筛余 累计筛余 通过率 筛上重 分级筛余 累计筛余 通过率 均值通过率.筛底.注:组一筛后质量 .,损耗率.;组二筛后质量 .,损耗率.。图 钢渣的粒径级配曲线 单、复掺外掺剂集料体积稳定性能试验.单掺外掺剂配合比单掺外掺剂掺量如表 所示。表 单掺外掺剂掺量 外掺剂类别掺量 硅灰.粉煤灰.单掺外掺剂集料体积稳定性试验结果参照规范中浸水膨胀率试验方法对钢渣砂的体积稳定性进行试验,表 是掺硅灰和粉煤灰配比中平行试件的平均浸水膨胀率。单、复掺外掺剂 浸水膨胀率日增长情况如图 所示。表 单掺外掺剂试件浸水膨胀率 外掺剂类
7、别掺量 浸水膨胀率.硅灰.粉煤灰 注:水浴时间 。()单掺硅灰()单掺粉煤灰()复掺外掺剂图 单、复掺外掺剂 浸水膨胀率日增长图 公路工程 卷可发现,硅灰对钢渣膨胀率抑制有很好的效果,所选定 组配比中,硅灰掺量在 以上时试件的膨胀率皆满足规范要求;掺量为.、组的膨胀率曲线在第 天后明显有下降趋势,而.、组无明显下降趋势,说明 后钢渣集料有可能还存在持续的膨胀;集料的膨胀率随硅灰掺量增加而减小,当硅灰含量增至.以上时,膨胀性抑制幅值减小。综合经济效果,笔者认为单掺质量比 硅灰为较优配比。粉煤灰与硅灰相比,对钢渣砂膨胀的抑制性较弱,粉煤灰掺量达 时,膨胀率降至.,此时方满足规范要求。钢渣砂的膨胀率
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