淺談高爐礦渣用于瀝青混凝土路面面層的應(yīng)用探索

孫建國　陳玉潔　王秋　周琰

[摘要]總結(jié)了國內(nèi)外將高爐礦渣應(yīng)用于瀝青混凝土的現(xiàn)狀，重點探討了高爐礦渣用于瀝青混凝土路面面層的應(yīng)用，通過對高爐礦渣用于瀝青混凝土的合成設(shè)計及室內(nèi)試驗，得到合成料的高溫穩(wěn)定性，力學(xué)指標(biāo)和疲勞性能等技術(shù)指標(biāo)，用于指導(dǎo)下一步工程順利進(jìn)行。

[關(guān)鍵詞]高爐礦渣;瀝青混凝土;路面? 文章編號：2095-4085（2019）05-0128-02

隨國家經(jīng)濟的發(fā)展，公路承擔(dān)的交通任務(wù)也逐步加大，對公路量質(zhì)及周期成本等方面提出了更為嚴(yán)峻的考驗。公路的快速建設(shè)勢必需求大量的石料等不可再生資源，而新石料的開采除了本身的高能耗和大氣污染外還會導(dǎo)致森林植被減少，水土流失等嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境破壞。故從生態(tài)環(huán)境保護(hù)和降低成本雙重考慮，廢棄物再利用于新建道路中是必然發(fā)展之路。其中高爐礦渣做道路粗骨料可替代性強，可以緩解天然資源的開發(fā)，節(jié)省挖掘時所用的能源，大幅降低建設(shè)成本，以1000km新建高速公路計算，僅面層就可節(jié)約新石料約800萬t。

1? 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展水平和趨勢

在過去數(shù)十年間，國內(nèi)外許多科研機構(gòu)，主管部門和領(lǐng)域?qū)＜覍U棄物在瀝青道路中的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛而大量的研究，其中卓有成效且使用量較大的是舊瀝青路面回收料和高爐礦渣。前蘇聯(lián)科學(xué)家A·M·Bory等在上世紀(jì)70年代就對磷礦渣用于瀝青混凝土進(jìn)行研究，研究證明利用磷礦渣完全可以修建經(jīng)久耐用的瀝青混凝土路面。國內(nèi)孫長新等前輩也在1994年在高爐重礦渣在瀝青混凝土路面中的應(yīng)用研究中指出，重礦渣用于中等交通瀝青面層是可行的，甚至其力學(xué)性能，高溫穩(wěn)定性及耐久性在同樣級配條件下比石灰瀝青混凝土要好，并認(rèn)為重礦渣用于瀝青混凝土路面層具有顯著的社會及經(jīng)濟效益。最近幾年，覃琳，李江華等對高爐爐渣作為骨料對瀝青道路低溫性能的影響做了專門研究，認(rèn)為高爐爐渣作為骨料能滿足瀝青路面的低溫性能要求。梁濤，劉小艷等對工業(yè)廢渣在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究中表明工業(yè)廢渣用于瀝青混凝土中具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，發(fā)展前景廣闊。孟群等也對低吸水率致密高爐渣粗骨料的混凝土適用性進(jìn)行了評價，認(rèn)為采用致密高爐渣粗骨料的混凝土，在新澆性狀及強度方面均不遜色于采用天然粗骨料的混凝土。綜上所述，國內(nèi)外對高爐礦渣在瀝青道路中的應(yīng)用方面已有大量的研究，但同時也存在不同程度的問題。（1）對新材料的研究和應(yīng)用重視程度不夠;（2）材料自身質(zhì)量參差不齊，生產(chǎn)和應(yīng)用過程質(zhì)量意識薄弱。（3）質(zhì)量控制和評價體系有待完善。解決這些問題，盡早開展新材料，新技術(shù)的研究和應(yīng)用，增強材料應(yīng)用的質(zhì)量控制意識，建立可行的質(zhì)量評價體系，是改善本行業(yè)相關(guān)問題的必然趨勢。

2? 方案設(shè)計與實施

針對上述存在的問題，本文依托實際應(yīng)用工程項目，進(jìn)行了方案設(shè)計及室內(nèi)試驗，并以階段性成果分享探討。

2.1? 礦渣的穩(wěn)定性分析

抽樣選取代表性高爐礦渣樣品，與石灰石進(jìn)行比對實驗，并通過浸水，蒸壓等試驗測試其穩(wěn)定性。

2.2? 混合料的配合比試驗

該試驗包括（1）配伍性集料及礦粉優(yōu)選（石粉與粉煤灰對比）、（2）表面層瀝青混合料用改性瀝青優(yōu)選（粘附性試驗）、（3）混合料配合比設(shè)計（高爐礦渣摻量按20%，40%，60%，80%）。結(jié)合摻量研究結(jié)果，對有效配比進(jìn)行級配優(yōu)化，以提高混合料的高溫性能，低溫性能，抗水損害能力以及表面層功能等。

2.3? 合成混合料高溫穩(wěn)定性，力學(xué)指標(biāo)和疲勞性能檢測

對合成混合料進(jìn)行車轍試驗，標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗，浸水馬歇爾或凍融劈裂試驗，低溫抗開裂性能及彎曲梁流變實驗（BBR）等。

3? 實驗結(jié)果

（1）通過對高爐爐查用于路面面層瀝青混合料配合比設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，確定了各項檢測參數(shù)，提出合成料相應(yīng)的評價指標(biāo)，如高溫穩(wěn)定性，低溫抗裂性能，力學(xué)指標(biāo)和疲勞性能。

（2）對合成料的配伍性集料，礦粉，改性瀝青進(jìn)行了優(yōu)選，并以使用環(huán)境條件為依據(jù)，按20%，40%，60%，80%高爐礦渣摻量進(jìn)行進(jìn)行配合比優(yōu)化設(shè)計，數(shù)據(jù)表明40%高爐礦渣摻量下，混合料具備良好的高，低溫性能，力學(xué)性能和抗水損害能力。

4? 結(jié)語

后期將通過鋪筑試驗路段，觀察，檢驗路用性能和理論分析，為前述研究提供必要的信息反饋，再不斷改進(jìn)與優(yōu)化設(shè)計以提高摻入高爐礦渣用于面層瀝青混合料的使用耐久性，并提出高爐爐查用于路面面層瀝青混合料的生產(chǎn)與施工工藝及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]覃琳，李江華.高爐爐渣作為骨料對瀝青道路低溫性能的影響研究[J].西部交通科技，2018，（08）.

[2]孟群.低吸水率致密高爐渣粗骨料的混凝土適用性評價[J].世界金屬導(dǎo)報，2018，（03）.

[3]李燦華，向曉東.鋼渣開級配透水瀝青混合料及性能研究[J].建筑材料學(xué)報，2015，1（18）.

[4]梁濤，劉小艷.工業(yè)廢渣在瀝青混凝土中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].粉煤灰綜合利用，2017，（06）.