以高炉钢渣为骨料的沥青混合料性能研究

本文主要研究了高炉钢渣的物理和微观性质,讨论了其作为沥青混合料的材料和路面骨料的可行性。采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)和压汞分析等测试方法对高炉钢渣进行了研究。采用高炉矿渣为集料制备沥青混合料,通过车辙试验、浸水车辙试验、高温稳定性和耐水性等试验对混合料进行了测试,应用单轴压缩试验和间接拉伸试验对低温抗裂性能和抗疲劳特性进行了评价。综合分析后,本文认为利用高炉钢渣作为沥青混合料的骨料是可行的。     

钢渣透水沥青混合料性能的影响因素研究

通过正交试验分析了钢渣集料粒径、油石比、填料3个因素对钢渣透水沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明:钢渣集料粒径对马歇尔空隙率、稳定度和流值综合影响最显著,油石比次之,填料影响最小;最佳组合为钢渣集料粒径4.75~9.5 mm,油石比为6.7%,填料为钢渣微粉。与相同集料粒径的石灰岩透水沥青混合料相比,钢渣透水沥青混合料具有更好的水稳定性、马歇尔稳定度、高温稳定性和更小的体积膨胀率。     

钢渣沥青混合料性能研究

测试了钢渣的基本性能和对比研究了钢渣和玄武岩沥青混合料的水稳定性和高、低温性能。结果表明,钢渣集料的各项基本指标均满足规范要求,且其表面有许多孔隙结构。集料图像测试系统(AIMS)分析结果显示钢渣的球形度要小于玄武岩,棱角性和微观纹理均大于玄武岩。钢渣沥青混合料的高、低温性能均优于玄武岩沥青混合料,其水稳定性与玄武岩沥青混合料差别不大。     

钢渣沥青混合料性能研究

测试了钢渣的基本性能和对比研究了钢渣和玄武岩沥青混合料的水稳定性和高、低温性能。结果表明,钢渣集料的各项基本指标均满足规范要求,且其表面有许多孔隙结构。集料图像测试系统(AIMS)分析结果显示钢渣的球形度要小于玄武岩,棱角性和微观纹理均大于玄武岩。钢渣沥青混合料的高、低温性能均优于玄武岩沥青混合料,其水稳定性与玄武岩沥青混合料差别不大。     

钢渣沥青混合料路用性能研究

通过试验对AC-13型钢渣沥青混合料在钢渣掺量分别为0%,30%,50%,70%和90%时进行级配设计。研究了不同钢渣掺量下沥青混合料的路用性能,试验表明:随着钢渣掺量的增加,钢渣沥青混合料高温性能以及水稳定性呈现先增大后减小的趋势;低温抗裂性能以及体积稳定性逐渐降低。钢渣掺量为50%左右时,沥青混合料路用性能相对最佳。     

沥青玛脂钢渣混合料性能试验研究

根据多年海外工程实践经验,通过试验探讨了利用废弃钢渣制作沥青玛脂混合料的可行性,试验表明利用钢渣作为集料骨料可以起到增大马歇尔稳定度、抗拉强度,降低水损害的作用。     

钢渣沥青混合料疲劳性能及改善机理

采用钢渣替代部分粗集料,制备了4种钢渣掺量的沥青混合料,并对其进行不同应变水平下的四点弯曲疲劳试验,分析钢渣掺量和应变水平对混合料疲劳性能的影响,以揭示疲劳性能改善机理.结果表明:随着钢渣掺量的增加,沥青混合料疲劳寿命呈先增加后降低的趋势,峰值出现在钢渣掺量为30%(质量分数)时;钢渣沥青混合料初始劲度模量和疲劳寿命均随着应变水平的增大而降低;疲劳损伤演化过程可分为失稳、平衡、失效3个发展阶段,疲劳失效劲度模量衰减比S_r/S_(50)小于50%,并随着应变水平的增大而逐渐减小;疲劳裂纹扩展主要发生在矿料-沥青界面处,且受应变水平影响较大;钢渣的化学性质和表面构造在改善界面相结构方面起到了交互黏附和嵌入锚固作用,用钢渣作为粗集料可显著提升沥青混合料的疲劳性能.     

钢渣掺量对OGFC-13混合料路用性能影响的研究

钢渣棱角性好,比表面积大,与沥青粘附性强,可替代碎石在沥青混凝土中应用。采用钢渣代替石灰石,研究不同掺量钢渣对OGFC-13混合料的路用性能的影响,综合沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、渗水系数和抗滑性能试验结果,OGFC-13沥青混合料中钢渣最佳掺量为40%。     

大空隙钢渣沥青混合料配合比及性能研究

钢渣作为废弃材料,污染环境、占用土地资源,但是随着可持续发展战略的提出,钢渣的应用逐渐受到重视.通过对钢渣性能、钢渣沥青混合料配合比设计、混合料路用性能等研究,着重探讨了钢渣在大空隙排水沥青路面表面层中的应用.试验结果表明,将钢渣用于大空隙沥青路面表面层,其各项路用性能和环保功能都能满足要求,为钢渣的应用和节约建筑材料提供了新的途径.     

钢渣微粉对沥青混合料性能影响研究

在沥青混合料中掺加钢渣微粉,分析用钢渣微粉替代部分或全部矿粉对沥青混合料性能的影响,研究结果表明：掺加钢渣微粉可以使沥青混合料的水稳定性和高温稳定性有明显提高,而对沥青混合料的抗裂性影响不大。试验表时：钢渣微粉的最佳替代量为75％。     

超薄钢渣沥青磨耗层PAC-05路用性能研究

试验对比集料钢渣和石料2组PAC-05沥青混合料的路用性能,结果表明集料钢渣的PAC-05沥青混合料性能更佳,其膨胀性在规范要求的范围内。试验表明,钢渣PAC-05具有良好的力学性能、抗滑性能和抗疲劳性能,如将其成功用作道路养护工程中的超薄罩面,可为钢渣的资源化利用和道路工程优质石料短缺提供一个良好的解决方案。研究旨在为钢渣的资源化利用和超薄透水沥青磨耗层提供一种新的材料选择。超薄钢渣沥青磨耗层PAC-05需经试验段验证后方可进行大面积推广应用。     

连续密级配橡胶沥青混合料应力吸收层的研究

以常规方法制备橡胶沥青,用AC类连续密级配取代之前的断级配,成型橡胶沥青混合料,将其用作为类似于Strata的应力吸收层.先通过目标空隙率设计方法对级配变化进行分析,再运用四点弯曲小梁疲劳试验对混合料的疲劳性能影响因素进行分析,然后再对橡胶沥青混合料的设计进行试验研究,最后对比研究其与ARAC-13,Strata应力吸收层混合料和高掺量SBS改性沥青混合料的路用性能.结果表明:4.75 mm档通过率(质量分数,下同)为55％,2.36 mm档通过率为10％,1.18 mm档通过率为25％～30％时,橡胶沥青应力吸收层混合料能得到最佳空隙率级配;沥青用量的增加和空隙率的降低会提高其疲劳寿命;基于该研究,用于应力吸收层的橡胶沥青混合料推荐选取针入度约为80(0.1 mm)的橡胶沥青,沥青用量(质量分数)为9％～10％,混合料中不添加矿粉.通过对比发现,橡胶沥青混合料应力吸收层有较好的疲劳性能和高温稳定性,对比其他混合料有一定的经济优势,适合作为应力吸收层材料.     

水淬钢渣混凝土应力-应变全曲线试验研究

对6组尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试件进行单轴受压试验,研究了钢渣细骨料替代率和设计强度等级两个因素对钢渣混凝土的棱柱体强度、峰值应变、极限应变、弹性模量、泊松比以及应力-应变关系的影响。结果表明:钢渣细骨料替代率为60%时,钢渣混凝土强度最高,性能最好;弹性模量随着钢渣细骨料替代率的增大而增大,但增大幅度逐渐减小;混凝土强度相同时,其极限应变随钢渣细骨料的掺量增大而减小。通过线性回归得到了钢渣混凝土的峰值应变与替代率、抗压强度的关系式,取代率不同的钢渣混凝土的泊松比在受力过程中差异较大。对无量纲化应力-应变全曲线拟合,拟合结果与实测结果吻合较好。     

考虑骨料类型的沥青混合料疲劳预估模型

为了更准确预测不同骨料类型沥青混合料的疲劳性能,本研究基于JTG D50—2017《公路沥青路面设计规范》中的疲劳预估模型(JTG模型)进行了深入探讨。采用均匀试验设计法,对AC-16C型沥青混合料进行了四点弯曲小梁疲劳试验。通过67组玄武岩、石灰岩和花岗岩沥青混合料的疲劳数据,对JTG模型参数进行了修正。研究发现：(1)简化的JTG模型适用于沥青混合料疲劳寿命预估,不同骨料类型对模型参数a的取值有影响;(2)玄武岩沥青混合料疲劳寿命最长,石灰岩最短,花岗岩居中;(3)修正后的JTG模型与实际疲劳试验数据高度吻合。本研究为沥青混合料的疲劳性能提供了更为精确的预估模型。     

基于细观结构特征的沥青混合料断裂机理研究

为研究沥青混合料的断裂性能,对SBS沥青混合料和普通沥青混合料小梁进行三点弯曲试验,利用CCD摄像头跟踪拍摄了沥青混合料小梁变形破坏的全过程,并利用扫描电镜(SEM)观察了受力前以及断裂后沥青混合料的细观界面形貌,从细观结构角度揭示沥青混合料小梁变形断裂的机理.结果表明:SBS沥青混合料的抗弯断裂性能要优于普通沥青混合料,而沥青本身的性能、沥青与骨料间的界面性能及加载速率对混合料的特性影响至关重要.     

钢渣表面改性对沥青混合料疲劳耐久性的影响

为了提高水和荷载共同作用下钢渣沥青混合料的疲劳耐久性,采用水泥净浆对钢渣表面进行改性,对比研究了改性前后钢渣沥青混合料浸水后的疲劳性能,并通过浸出离子析出测试,分析了表面改性对沥青混合料疲劳耐久性改善的机理。结果表明,经表面改性后,钢渣的密度、吸水率、压碎值和磨耗值降低,当改性层水灰比为0.3时,各项指标较优;浸水5 d内,钢渣沥青混合料的疲劳寿命比普通沥青混合料延长,而当浸水时间超过5 d时,钢渣沥青混合料的疲劳寿命反而比普通沥青混合料低,相比于普通沥青混合料和未改性钢渣沥青混合料,改性钢渣混合料的疲劳耐久性最佳;相比于未改性钢渣沥青混合料,改性钢渣沥青混合料浸水后析出的Ca2+和Al3+浓度更大,Si4+和Mg2+浓度更小。     

橡胶沥青混合料ARAC-20路用性能的研究

系统比较分析ARAC-20橡胶沥青混合料与AC-20改性沥青混合料的路用性能。采用直道加速加载试验研究不同厚度ARAC-20与AC-20抗裂性能;采用MTS进行疲劳试验研究2种沥青混合料的抗疲劳性能;采用马歇尔试验及冻融劈裂试验研究2种沥青混合料的水稳定性等。结果表明,相对AC-20改性沥青混合料而言,ARAC-20橡胶沥青混合料具有更好的抗裂性、水稳性和耐疲劳等性能。     

再生细骨料沥青混合料水稳定性研究

再生细骨料是指在再生骨料生产过程中产生的一些粒径在4.75 mm以下的碎屑、砖粉以及水泥砂浆粉料。该文研究了将再生细骨料以一定比例掺入到沥青混合料中,替代天然细骨料制备的AC-25C型再生细骨料沥青混合料的水稳定性能。结果表明再生细骨料沥青混合料的水稳定性能满足规范要求,但油石比有所增加。     

煤矸石钢渣混合料耐久性能研究

将邯郸地区的煤矸石、钢渣和石灰按照一定配比制成混合料,采用均匀试验研究其用于路面基层的耐久性能,进行冻融循环和干湿循环室内试验,用Matlab对试验结果进行回归分析,最后分析钢渣对混合料膨胀的影响。结果表明：5次冻融循环后,6组试件均出现了脱落和强度损失。混合料中各材料掺量对其抗冻性能有一定影响,随石灰掺量的增加,冻融后抗压强度和BDR值先提高后降低;随钢渣掺量的增加,冻融后抗压强度提高,BDR值无明显变化;15次干湿循环后,6组试件强度均提高,干湿循环后抗压强度与冻融后抗压强度规律基本相同;通过与二灰稳定煤矸石混合料进行对比发现,水化反应速率和本身物理性质是影响耐久性能的主要原因;纯钢渣浸水膨胀率小于2%,混合料后期膨胀率几乎不再增长,该混合料的体积稳定性较好。     

电炉钢渣在沥青路面中的应用研究

本文介绍了电炉钢渣的物理力学性能,结合电炉钢渣的特性进行了沥青混合料配合比设计,提出电炉钢渣沥青混合料的级配,同时对电炉钢渣沥青混合料抗车辙、水稳定性、体积膨胀率等方面进行试验,各项技术指标均达到设计要求,结果证明经有效处理电炉钢渣取代石料拌制沥青混合料是可行的。