鋼渣瀝青混合料路用性能研究

卜 勇 李存健

(1.江蘇高速公路工程養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210049； 2.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014)

鋼渣瀝青混合料路用性能研究

卜 勇1李存健2

(1.江蘇高速公路工程養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210049； 2.中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014)

通過試驗(yàn)對(duì)AC-13型鋼渣瀝青混合料在鋼渣摻量分別為0%,30%,50%,70%和90%時(shí)進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)。研究了不同鋼渣摻量下瀝青混合料的路用性能，試驗(yàn)表明：隨著鋼渣摻量的增加，鋼渣瀝青混合料高溫性能以及水穩(wěn)定性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；低溫抗裂性能以及體積穩(wěn)定性逐漸降低。鋼渣摻量為50%左右時(shí)，瀝青混合料路用性能相對(duì)最佳。

鋼渣,鋼渣瀝青混合料,路用性能,最佳摻量

鋼渣具有較高的力學(xué)強(qiáng)度，是一種很好的筑路材料，鋼渣呈堿性，能夠很好的與瀝青粘附在一起，探索用鋼渣代替粗集料鋪筑瀝青面層具有很大的工程意義[1,2]。這樣既可以提高鋼渣的利用率，減少對(duì)環(huán)境的污染。鋼渣遇水后會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，并且摻量越高體積膨脹量越大，極大的限制了鋼渣在道路中的應(yīng)用。本文通過室內(nèi)試驗(yàn)，考慮鋼渣瀝青混合料的綜合路用性能，確定最佳的鋼渣摻量。

1 原材料

1.1鋼渣材料的化學(xué)成分

鋼渣選自南京某鋼鐵公司，其化學(xué)成分如表1所示。

表1 鋼渣的化學(xué)成分

1.2鋼渣材料的物理力學(xué)性能

鋼渣的基本物理力學(xué)性能如表2所示。

表2 鋼渣的基本物理力學(xué)性能

1.3集料

粗集料的各項(xiàng)性能指標(biāo)如表3所示，細(xì)集料的各項(xiàng)性能也均符合規(guī)范要求。

表3 粗集料技術(shù)指標(biāo)

1.4瀝青

試驗(yàn)用AH-90基質(zhì)瀝青，根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程[5]測(cè)試其各項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)如表4所示，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合規(guī)范[3]要求。

表4 AH-90基質(zhì)瀝青基本性能指標(biāo)

2 鋼渣瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

本文參照規(guī)范[3]規(guī)定的AC-13級(jí)配范圍中值，進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)。鋼渣在粗集料中的摻量分別為0%，30%，50%，70%，90%。不同摻量的鋼渣瀝青混合料AC-13級(jí)配如表5所示。

采用馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確定AC-13型鋼渣瀝青混合料在鋼渣摻量分別為0%,30%,50%,70%和90%時(shí)的最佳油石比，不同鋼渣摻量下瀝青混合料的最佳油石比及體積參數(shù)如表6所示。

表5 不同鋼渣摻量的AC-13級(jí)配設(shè)計(jì)

表6 不同鋼渣摻量下瀝青混合料的最佳油石比及體積參數(shù)

隨著鋼渣摻量的增加，鋼渣瀝青混合料的最佳瀝青用量隨之增加，空隙率和礦料間隙率也隨之增加。

3 鋼渣瀝青混合料路用性能研究

3.1高溫性能

采用車轍試驗(yàn)來評(píng)價(jià)不同鋼渣摻量下的AC-13瀝青混合料的高溫性能，試驗(yàn)溫度為60 ℃，測(cè)定其動(dòng)穩(wěn)定度，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 不同鋼渣摻量下AC-13混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，摻鋼渣的AC-13混合料的高溫穩(wěn)定性比普通AC-13混合料的高溫穩(wěn)定性有不同程度的提高，摻量50%時(shí)動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到最高。其主要原因是鋼渣顆粒較石灰?guī)r顆粒表面更粗糙，在碾壓后形成嵌擠結(jié)構(gòu)而具有較大的內(nèi)摩擦角，能夠提高瀝青混合料的抗剪切變形能力[6]。

3.2低溫抗裂性

采用小梁彎曲試驗(yàn)來研究鋼渣瀝青混合料的低溫抗裂性能，不同鋼渣摻量下AC-13混合料低溫抗裂性試驗(yàn)結(jié)果，如表8所示。

表8 不同鋼渣摻量下AC-13混合料低溫抗裂性試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表8中數(shù)據(jù)可以得出，不同鋼渣摻量下AC-13混合料低溫裂性抗能均滿足規(guī)范要求，但隨著鋼渣摻量的增加，鋼渣瀝青混合料低溫抗裂性能逐漸降低。主要是因?yàn)殇撛紫遁^多，孔隙內(nèi)含有雜質(zhì)，一定程度上影響了鋼渣瀝青混合料的低溫抗裂性能[7]。

3.3水穩(wěn)定性

采用浸水馬歇爾試驗(yàn)來評(píng)價(jià)鋼渣瀝青混合料的水穩(wěn)定性。不同鋼渣摻量下AC-13混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

表9 不同鋼渣摻量下AC-13混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果 %

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，摻鋼渣的AC-13混合料的殘留穩(wěn)定度比普通AC-13混合料的殘留穩(wěn)定度有不同程度的提高，摻量50%時(shí)達(dá)到最高。主要原因是鋼渣集料呈堿性，與瀝青發(fā)生吸附，有利于提高鋼渣與瀝青的粘結(jié)力。

3.4鋼渣瀝青混合料的體積穩(wěn)定性研究

鋼渣集料的膨脹性是其在道路應(yīng)用中的制約因素，鋼渣遇水膨脹對(duì)路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。測(cè)量不同鋼渣摻量瀝青混合料的浸泡養(yǎng)生前后體積膨脹率[9]，如表10所示。

表10 不同鋼渣摻量下AC-13混合料膨脹性試驗(yàn)結(jié)果 %

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，鋼渣摻量越大，混合料的體積膨脹率也隨之增大，在50%及以下時(shí)，混合料的體積膨脹率符合技術(shù)要求。考慮到其他路用性能，鋼渣摻量為50%時(shí)，其性能最好。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)不同鋼渣摻量下瀝青混合料的路用性能研究，得出如下結(jié)論：1)隨著鋼渣摻量的增加，鋼渣瀝青混合料高溫性能以及水穩(wěn)定性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，鋼渣摻量在50%時(shí)，其性能相對(duì)較好。2)隨著鋼渣摻量的增加，瀝青混合料的低溫抗裂性能以及體積穩(wěn)定性逐漸降低，鋼渣摻量越小越好。綜合考慮不同鋼渣摻量下瀝青混合料路用性能試驗(yàn)成果，優(yōu)選最佳鋼渣摻量為50%。

[1] 喬軍志,胡春林,陳中學(xué).鋼渣作為路用材料的研究及應(yīng)用[J].國(guó)外建材科技,2005,26(5):6-8.

[2] 李 旺,楊麗英,柳 浩，等.鋼渣在瀝青路面面層中的應(yīng)用[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2010,27(9):24-27.

[3] GB/T 24765—2009,耐磨瀝青路面用鋼渣[S].

[4] JTG F40—2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5] JTG E20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[6] 袁 峻,錢 野.粗集料形態(tài)特征及其對(duì)瀝青混合料高溫抗剪強(qiáng)度的影響[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào),2011,11(4):17-22.

[7] 丁衛(wèi)青,謝 君,吳少鵬，等.轉(zhuǎn)爐鋼渣集料微觀性能研究[J].交通科技,2014(6):116-118.

[8] 李新宇,羅進(jìn)鋒,徐敬道.鋼渣SMA-13瀝青混凝土設(shè)計(jì)與路用性能研究[J].湖南交通科技,2015,41(2):57-60.

[9] 李 博.鋼渣瀝青混合料路用性能及膨脹性能研究[J].交通世界,2013(11):305-307.

Studyonroadperformanceofsteelslagasphaltmixture

BuYong1LiCunjian2

(1.JiangsuHighwayEngineeringMaintenanceTechnologyCo.,Ltd,Nanjing210049,China; 2.ChinaDesignGroupCo.,Ltd,Nanjing210014,China)

The gradation of AC-13 steel slag asphalt mixture was designed when the content of steel slag was 0%, 30%, 50%, 70% and 90% respectively. The road performance of asphalt mixture under different slag content was studied. The results show that with the increase of slag content, the high temperature performance and water stability of steel slag asphalt mixture increase firstly increase and then decrease, and the low temperature crack resistance and the volume stability gradually decreased. When the slag content is about 50%, the asphalt mixture is better in road performance.

steel slag, steel slag asphalt mixture, road performance, optimum content

1009-6825(2017)30-0104-02

2017-08-14

卜 勇(1977- )，男，高級(jí)工程師； 李存健(1986- )，男，工程師

TU502

A