鋼渣瀝青混合料配合比試驗研究

2023-11-14 13:46:22王統帥WANGTongshuai蔣承志JIANGChengzhi

價值工程 2023年30期

王統帥 WANG Tong-shuai；蔣承志 JIANG Cheng-zhi

（揚州大學建筑科學與工程學院，揚州 225000）

0 引言

目前鋼渣作為煉鋼企業的工業廢渣，資源化利用率相對偏低。多數鋼廠將鋼渣采用露天堆放的方式存放，不僅占用了大量的土地資源，還給周邊環境帶來潛在污染風險。相關研究結果表明，在瀝青混合料中采用鋼渣替代天然石料是可行的。目前在高等級道路瀝青路面建設與養護施工過程中，一般要求選用玄武巖、輝綠巖等磨光值高、與瀝青黏附性較好的堿性礦料，以確保表面層具有良好的平整度、抗剪強度和摩擦系數等,進而提高行車安全與舒適性。但隨著土石資源過度開發，使得一些地區的路面建設與養護施工需從外地大量購買優質石材，大大增加了施工成本。因此結合道路建設的實際需求，研究制備以鋼渣替代傳統集料的薄層罩面瀝青混合料，對比其路用性能與傳統集料薄層罩面的路用性能，對鋼渣薄層罩面的可行性與經濟性具有一定的實用價值。

1 國內外研究現狀

胡春華[1]研究了在排水瀝青混合料中，采用體積替代法用鋼渣替代玄武巖粗集料，對不同鋼渣摻量的排水瀝青混合料進行路用性能試驗，結果表明：鋼渣摻量越多瀝青用量越大，加入鋼渣提升了混合料高低溫性能。董儒柱[2]研究了鋼渣細集料對鋼渣瀝青混合料性能的影響。結果表明鋼渣瀝青混合料高溫穩定性與低溫抗裂性較石灰巖分別提升32%與61.8%，但由于鋼渣細集料中游離氧化鈣的膨脹效應，水穩定性較石灰巖更差。劉澔[3]采用鋼渣粉與鋼渣集料替代礦粉與天然集料制備瀝青混合料，模擬動水環境下的水敏感性、疲勞耐久性能與高低溫性能。結果表明，鋼渣粉瀝青混合料具有更優的抗動水損害性能與長期抗凍融損害能力。鋼渣粉的加入可增大瀝青混合料的動穩定度、彎拉應變與疲勞壽命，改善其高溫穩定性、低溫抗裂性和疲勞抵抗能力。WangWenzheng[4]將玄武巖纖維、聚酯纖維和木質素纖維三種纖維與橡膠粉混摻到鋼渣瀝青混合料中，研究了其凍融損傷特性。結果表明：不同纖維增強鋼渣瀝青混合料的最佳纖維含量分別為0.35%、0.29%和0.23%，瀝青的最佳含量均為6.7%。Liu Jianan[5]根據微波容量的差異對鋼渣進行分類，選擇高熱源鋼渣（HHS）部分替代石灰石制備鋼渣瀝青混合料（SSAM），研究了SSAM 的表面溫度和傳熱過程。此外，還對SSAM 在不同微波循環下的路用性能進行了評價并且利用x 射線計算機斷層掃描（CT）分析了微波加熱對SSAM 中空結構的影響。Cao Yangsen[6]采用發熱絲法定量評價了熱導率。通過理論計算驗證了定量表征的可靠性。然后，研究了鋼渣對SSAM 體積指標和路用性能的影響。結果表明，氧化鐵等活性礦物使鋼渣具有導熱性，而鋼渣表面的大量突起和微孔可能不利于導熱。熱導率隨鋼渣含量的增加先增大后減小。陳改霞[7]通過車轍試驗、SPT 動態模量試驗、低溫曲試驗、凍劈裂試驗、彎曲疲勞試驗、SEM 試驗等，對不同摻量玄巖纖維對SSAM 高、低溫性能和水穩定及疲勞性的影響及增強機理進行究，結果表明：BF 可顯著增強SSAM 高溫抗變形能力，且隨著凍循環次增加對不同鋼渣摻量SSAM 低溫柔韌性均有一定的提高，羅程[8]研究了表面層構造深度、溫度、SBR 改性乳化瀝青用量和應力比對鋼渣薄層罩面層間剪切性能的影響。研究結果表明鋼渣集料的壓碎值和磨耗值明顯低于石灰巖集料，且與瀝青的粘附性好，使得鋼渣瀝青混合料的路用性能優異。楊碩[9]為研究鋼纖維對鋼渣瀝青混合料路用性的影響，通過采用車撤試驗、小梁彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗及凍融劈裂試驗方法分別針對不同纖維摻量的鋼渣瀝青混合料和普通瀝青混合料的高溫穩定性、低溫穩定性以及水穩定性展開對比分析。

劉明金[10]研究了以部分鋼渣替代石灰巖的瀝青混合料性能。結果表明與不摻鋼渣瀝青混合料相比，隨著鋼渣摻量的增大，摻鋼渣瀝青混合料的高溫穩定性及水穩定性均得到了不同幅度的提升。張彩利[11]對熱悶鋼渣瀝青混合料、冷棄陳渣瀝青混合料和石灰巖瀝青混合料分別進行車轍試驗、低溫彎曲試驗、凍融劈裂試驗、浸水馬歇爾試驗、疲勞試驗和膨脹性試驗。結果表明：膨脹量合格的鋼渣瀝青混合料高溫穩定性、水穩定性、低溫性能和疲勞性能均優于石灰巖瀝青混合料。Li Chao[12]采用鋼渣替代全部或部分玄武巖和玄武巖骨料配制了3 種瀝青混合料探索其粘彈性特性的變化規律。結果表明：隨著溫度的降低，3 種瀝青混合料的蠕變速率和累積應變變化率逐漸減小。