钢渣沥青混凝土路用性能研究.pdf
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1、2 0 1 5年 5 月第 5期 城 市道桥 与防洪 科技研究 1 9 3 钢渣沥青混凝土路用性能研究 李建华 ( 上 海宝 钢新 型建材 科技 有 限公 司 , 上 海市 2 0 1 9 0 0) 摘要 : 针钢渣沥青混凝土的高温稳定性、 低温抗裂性、 水稳定性、 膨胀性展开研究, 并对钢渣沥青混凝土与石灰岩沥青混凝土、 粗钢 细石沥青 混凝土 进行 了对 比。研究 结果认 为钢 渣沥青 混凝土各项 性能较 好 , 可 以用作沥青 面层材料 。 关 键词 : 钢渣 ; 集料 ; 沥青混凝 土 ; 路用 性能 中图分 类号 : U 4 1 6 2 1 7 文献标 志码 :A 文章 编号 : 1
2、 0 0 9 - 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) 0 5 - 0 1 9 3 - 0 3 0 前言 钢渣是炼钢工业 的废渣 ,其排放量为钢产量 的 1 0 2 0 左 右 。2 0 1 0年我 国钢铁 产量 达 到 5 5亿 t , 钢渣产生量为 8 0 0 0万 t 【 ” , 2 0 1 2年钢铁产 量更是达到了 7 3 亿 t , 按此推算 2 0 1 2年 的我国钢 渣产量 突破 了 1 亿 t 。钢渣综合利用的潜力十分巨 大。在欧美国家 , 目前利用率均达 9 0 以上, 其中 用于道路工程达 7 0 左右。国外就钢渣在沥青混 合料 中的应用开展 了大量研究 ,认为钢渣可 以
3、作 为沥青混合料集料使用2 l3 。 为分析宝钢钢渣 作为沥青混合料集料 的可行 性 , 本文选择 A C 一 1 3级配类型进行对 比研究 , 按 照 钢渣掺量 的不 同分为三种类型进行对 比分析 。钢 渣沥青混凝土 、 全石灰岩沥青混凝 土 、 粗钢渣细石 灰岩沥青混凝土 。三种沥青混合料 的最佳沥青用 量采用马歇尔试验方法进行确定,三种沥青混合 料对应 的最佳沥青用量为 : 5 2 、 5 4 、 5 4 。 1 钢渣沥青混合料高温稳定性 钢渣沥青混凝 土的高温稳定性采用马歇尔稳 定度和动稳定度进行评价 。 1 1 钢渣 沥青混凝土马歇尔稳定度试验 马歇尔 数据列于表 1 。三种 沥青混
4、合 料 的稳 定度 均大 于 8 k N, 满足 规范要 求 , 并且 流值 都能 满足规 范要求 。全钢渣 沥青混凝 土稳定 度最大 , 全石灰 岩沥青 混凝土稳 定度最 小 , 粗钢 细石沥青 混凝土稳 定度介 于前 面两者之 间。 这 一现象说 明 全钢 渣对 于 提高 沥 青混凝 土 马歇 尔稳 定 度有 帮 助 。 收稿 日期 : 2 01 5 0 2 0 3 作者简 介 : 李建华 ( 1 9 8 0 一 ) , 男 , 福 建莆 田人 , 工程 师 , 从 事 冶金 固废物综 合利用技术研究 与应用工作 。 表 1 三种集料沥 青混凝 土浸水马歇 尔试验 结果一览表 1 2 钢渣
5、沥青混凝土车辙试验 车辙试验是一种模拟 车辆 轮胎 在路面上滚动 形成车辙 的工程试 验方法 ,采用标 准轮碾方法成 型沥青混凝土板式试件 。 将全钢渣 、 石灰岩 、 粗钢细 石沥青混凝土动稳定度测试结果整理如表 2所列 。 表 2 三种集 料沥青混凝 土车辙试 验结果一 览表 根据 公路 沥青 路 面施 工技 术规 范 ( J T G F 4 0 2 0 0 4 ) 表 4 1 沥青混凝土车辙试验动稳定度 技术要求 ,普通沥青混凝土动稳定度不小 8 0 0次 m m。由表 2可看 出 , 三种集料沥青混凝土动稳定 度值符合规范要求;全钢渣沥青混凝土高温稳定 性能最好 , 全石灰岩沥青混凝土
6、高温稳定性最低 , 粗钢细石混凝土介 于两者之 间。 钢渣沥青混凝 土动稳定度高 的原 因是 : ( 1 ) 钢 渣集料的颗粒形状均匀 , 棱 角丰富且接近立方体 。 经捣实和碾压后 ,颗粒与颗粒能形成紧密 的嵌锁 作用 , 抗剪 性能有所 提升 ; ( 2 ) 钢 渣集料表 面拥有 相对粗糙的纹理 , 增加了粗集料间的嵌锁能力 ; ( 3 ) 钢渣具有多孔结构,这不仅能有吸附多余的沥青 , 特别在高温季节, 利于提高混合料的抗变形能力。 2 钢渣沥青混合料水稳定性 水稳定性评价采用浸水马歇尔试验和冻融劈 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 9 4 科技研究 城
7、 市道桥 与防 洪 2 0 1 5 年 5 月第 5 期 裂试验来综合评价 。试验所得钢渣沥青混凝土等 的各项数据及计算结果见表 3 所列。 表 3 三种集料沥青混凝土浸水马歇尔试验结果一览表 三种沥青混凝土冻融劈裂数据列于表 4 。 表 4 三种 沥青混凝土 劈裂抗拉 强度及强 度 比一览 表 从表 4的数据可 以看 出 ,三种 沥青混凝 土浸 水残留稳定度都在 8 0 之上,冻融劈裂强度比均 大于 7 5 , 均满足规范要求 。 比较而言 , 钢渣 沥青混凝 土的水稳定性最好 , 粗钢细石沥青混凝土次之。从化学成分组成来讲 , 钢渣 中含 有 C a O、 Mg O、 f - C a O等
8、活性物质 , 与沥青 黏附性较石灰岩更加牢 固,赋予了混合料更好 的 水稳定性 。说 明混合料 中加入钢渣有利 于增强路 面耐久性并延长路面使用寿命 。 3 钢渣沥青混合料低温抗裂性 采用小梁低温弯曲试验评价混合料低温抗裂性 能。试验温度 一 1 0 C 0 5 , 加载速率 5 0 m m m i n 。 试件采用轮碾成型后切割制成, 长2 5 0 m m 2 0 m m, 宽 3 0 IT IIT I 2 0 m m,高 3 5 m m 2 0 m m的棱柱体 小梁 ,跨径 为 2 0 0 m m0 5 m m。试验 设备为 Ma t e ria l Te s t S y s t e m
9、81 0。 按公式( 1 ) 计算试件破坏时的抗弯拉应变 。 : ( 1 ) L 式中: 试件破坏时最大弯拉应变; h 跨中断面试件高度, m m; L 试件跨径 , mm; d 试件破坏 时跨 中挠度 , m m。 将破坏时对应 的挠度代人公式( 1 ) 计算试件 最大弯拉应变并整理于表 5 所列。 表 5 三 种集料组合 沥青混 凝土弯 曲试 验结果 一览表 根据气候分 区,上海及周边地 区普通沥青混 凝土的破坏应变 为不低于 2 0 0 0 。三种集料组 合的沥青混凝土最大弯拉应变都大于规范要求的 2 0 0 0 。低温抗裂性石灰岩 A C 一 1 3混合料最优 , 钢 渣 A C 一
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