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護技術有限公司，江蘇 南京 210049； 2.中設設計集團股份有限公司，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護技術有限公司，江蘇 南京 210049； 2.中設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014)

通過試驗對AC-13型鋼渣瀝青混合料在鋼渣摻量分別為0%,30%,50%,70%和90%時進行級配設計。研究了不同鋼渣摻量下瀝青混合料的路用性能，試驗表明：隨著鋼渣摻量的增加，鋼渣瀝青混合料高溫性能以及水穩定性呈現先增大后減小的趨勢；低溫抗裂性能以及體積穩定性逐漸降低。鋼渣摻量為50%左右時，瀝青混合料路用性能相對最佳。

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強度，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，減少對環境的污染。鋼渣遇水后會產生體積膨脹，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用。本文通過室內試驗，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鋼渣材料的化學成分

鋼渣選自南京某鋼鐵公司，其化學成分如表1所示。

表1 鋼渣的化學成分

1.2鋼渣材料的物理力學性能

鋼渣的基本物理力學性能如表2所示。

表2 鋼渣的基本物理力學性能

1.3集料

粗集料的各項性能指標如表3所示，細集料的各項性能也均符合規范要求。

表3 粗集料技術指標

1.4瀝青

試驗用AH-90基質瀝青，根據試驗規程[5]測試其各項常規指標如表4所示，各項性能指標均符合規范[3]要求。

表4 AH-90基質瀝青基本性能指標

2 鋼渣瀝青混合料的配合比設計

本文參照規范[3]規定的AC-13級配范圍中值，進行級配設計。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級配如表5所示。

采用馬歇爾擊實試驗，進行配合比設計，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如表6所示。

表5 不同鋼渣摻量的AC-13級配設計

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

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

采用車轍試驗來評價不同鋼渣摻量下的AC-13瀝青混合料的高溫性能，試驗溫度為60 ℃，測定其動穩定度，試驗結果如表7所示。

表7 不同鋼渣摻量下AC-13混合料車轍試驗結果

由試驗數據得出，摻鋼渣的AC-13混合料的高溫穩定性比普通AC-13混合料的高溫穩定性有不同程度的提高，摻量50%時動穩定度達到最高。其主要原因是鋼渣顆粒較石灰巖顆粒表面更粗糙，在碾壓后形成嵌擠結構而具有較大的內摩擦角，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結果，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結果

根據表8中數據可以得出，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。主要是因為鋼渣孔隙較多，孔隙內含有雜質，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水穩定性

采用浸水馬歇爾試驗來評價鋼渣瀝青混合料的水穩定性。不同鋼渣摻量下AC-13混合料浸水馬歇爾試驗結果如表9所示。

表9 不同鋼渣摻量下AC-13混合料浸水馬歇爾試驗結果 %

由試驗數據可以看出，摻鋼渣的AC-13混合料的殘留穩定度比普通AC-13混合料的殘留穩定度有不同程度的提高，摻量50%時達到最高。主要原因是鋼渣集料呈堿性，與瀝青發生吸附，有利于提高鋼渣與瀝青的粘結力。

3.4鋼渣瀝青混合料的體積穩定性研究

鋼渣集料的膨脹性是其在道路應用中的制約因素，鋼渣遇水膨脹對路面結構的穩定性產生不利影響。測量不同鋼渣摻量瀝青混合料的浸泡養生前后體積膨脹率[9]，如表10所示。

表10 不同鋼渣摻量下AC-13混合料膨脹性試驗結果 %

由試驗數據可以看出，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，混合料的體積膨脹率符合技術要求。考慮到其他路用性能，鋼渣摻量為50%時，其性能最好。

4 結語

本文通過對不同鋼渣摻量下瀝青混合料的路用性能研究，得出如下結論：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定性呈現先增大后減小的趨勢，鋼渣摻量在50%時，其性能相對較好。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成果，優選最佳鋼渣摻量為50%。

[1] 喬軍志,胡春林,陳中學.鋼渣作為路用材料的研究及應用[J].國外建材科技,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用[J].筑路機械與施工機械化,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規范[S].

[5] JTG E20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[6] 袁 峻,錢 野.粗集料形態特征及其對瀝青混合料高溫抗剪強度的影響[J].交通運輸工程學報,2011,11(4):17-22.

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

[8] 李新宇,羅進鋒,徐敬道.鋼渣SMA-13瀝青混凝土設計與路用性能研究[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，高級工程師； 李存健(1986- )，男，工程師

TU502

A