钢渣沥青混合料路用性能研究

卜 勇 李存健

(1.江苏高速公路工程养护技术有限公司，江苏 南京 210049； 2.中设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210014)

钢渣沥青混合料路用性能研究

卜 勇1李存健2

(1.江苏高速公路工程养护技术有限公司，江苏 南京 210049； 2.中设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210014)

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。

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钢渣具有较高的力学强度，是一种很好的筑路材料，钢渣呈碱性，能够很好的与沥青粘附在一起，探索用钢渣代替粗集料铺筑沥青面层具有很大的工程意义[1,2]。这样既可以提高钢渣的利用率，减少对环境的污染。钢渣遇水后会产生体积膨胀，并且掺量越高体积膨胀量越大，极大的限制了钢渣在道路中的应用。本文通过室内试验，考虑钢渣沥青混合料的综合路用性能，确定最佳的钢渣掺量。

1 原材料

1.1钢渣材料的化学成分

钢渣选自南京某钢铁公司，其化学成分如表1所示。

表1 钢渣的化学成分

1.2钢渣材料的物理力学性能

钢渣的基本物理力学性能如表2所示。

表2 钢渣的基本物理力学性能

1.3集料

粗集料的各项性能指标如表3所示，细集料的各项性能也均符合规范要求。

表3 粗集料技术指标

1.4沥青

试验用AH-90基质沥青，根据试验规程[5]测试其各项常规指标如表4所示，各项性能指标均符合规范[3]要求。

表4 AH-90基质沥青基本性能指标

2 钢渣沥青混合料的配合比设计

本文参照规范[3]规定的AC-13级配范围中值，进行级配设计。钢渣在粗集料中的掺量分别为0%，30%，50%，70%，90%。不同摻量的钢渣沥青混合料AC-13级配如表5所示。

采用马歇尔击实试验，进行配合比设计，确定AC-13型钢渣沥青混合料在钢渣掺量分别为0%,30%,50%,70%和90%时的最佳油石比，不同钢渣掺量下沥青混合料的最佳油石比及体积参数如表6所示。

表5 不同钢渣掺量的AC-13级配设计

表6 不同钢渣掺量下沥青混合料的最佳油石比及体积参数

随着钢渣掺量的增加，钢渣沥青混合料的最佳沥青用量随之增加，空隙率和矿料间隙率也随之增加。

3 钢渣沥青混合料路用性能研究

3.1高温性能

采用车辙试验来评价不同钢渣掺量下的AC-13沥青混合料的高温性能，试验温度为60 ℃，测定其动稳定度，试验结果如表7所示。

表7 不同钢渣掺量下AC-13混合料车辙试验结果

由试验数据得出，掺钢渣的AC-13混合料的高温稳定性比普通AC-13混合料的高温稳定性有不同程度的提高，掺量50%时动稳定度达到最高。其主要原因是钢渣颗粒较石灰岩颗粒表面更粗糙，在碾压后形成嵌挤结构而具有较大的内摩擦角，能够提高沥青混合料的抗剪切变形能力[6]。

3.2低温抗裂性

采用小梁弯曲试验来研究钢渣沥青混合料的低温抗裂性能，不同钢渣掺量下AC-13混合料低温抗裂性试验结果，如表8所示。

表8 不同钢渣掺量下AC-13混合料低温抗裂性试验结果

根据表8中数据可以得出，不同钢渣掺量下AC-13混合料低温裂性抗能均满足规范要求，但随着钢渣掺量的增加，钢渣沥青混合料低温抗裂性能逐渐降低。主要是因为钢渣孔隙较多，孔隙内含有杂质，一定程度上影响了钢渣沥青混合料的低温抗裂性能[7]。

3.3水稳定性

采用浸水马歇尔试验来评价钢渣沥青混合料的水稳定性。不同钢渣掺量下AC-13混合料浸水马歇尔试验结果如表9所示。

表9 不同钢渣掺量下AC-13混合料浸水马歇尔试验结果 %

由试验数据可以看出，掺钢渣的AC-13混合料的残留稳定度比普通AC-13混合料的残留稳定度有不同程度的提高，掺量50%时达到最高。主要原因是钢渣集料呈碱性，与沥青发生吸附，有利于提高钢渣与沥青的粘结力。

3.4钢渣沥青混合料的体积稳定性研究

钢渣集料的膨胀性是其在道路应用中的制约因素，钢渣遇水膨胀对路面结构的稳定性产生不利影响。测量不同钢渣掺量沥青混合料的浸泡养生前后体积膨胀率[9]，如表10所示。

表10 不同钢渣掺量下AC-13混合料膨胀性试验结果 %

由试验数据可以看出，钢渣掺量越大，混合料的体积膨胀率也随之增大，在50%及以下时，混合料的体积膨胀率符合技术要求。考虑到其他路用性能，钢渣掺量为50%时，其性能最好。

4 结语

本文通过对不同钢渣掺量下沥青混合料的路用性能研究，得出如下结论：1)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，钢渣掺量在50%时，其性能相对较好。2)随着钢渣掺量的增加，沥青混合料的低温抗裂性能以及体积稳定性逐渐降低，钢渣掺量越小越好。综合考虑不同钢渣掺量下沥青混合料路用性能试验成果，优选最佳钢渣掺量为50%。

[1] 乔军志,胡春林,陈中学.钢渣作为路用材料的研究及应用[J].国外建材科技,2005,26(5):6-8.

[2] 李 旺,杨丽英,柳 浩，等.钢渣在沥青路面面层中的应用[J].筑路机械与施工机械化,2010,27(9):24-27.

[3] GB/T 24765—2009,耐磨沥青路面用钢渣[S].

[4] JTG F40—2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[5] JTG E20—2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[6] 袁 峻,钱 野.粗集料形态特征及其对沥青混合料高温抗剪强度的影响[J].交通运输工程学报,2011,11(4):17-22.

[7] 丁卫青,谢 君,吴少鹏，等.转炉钢渣集料微观性能研究[J].交通科技,2014(6):116-118.

[8] 李新宇,罗进锋,徐敬道.钢渣SMA-13沥青混凝土设计与路用性能研究[J].湖南交通科技,2015,41(2):57-60.

[9] 李 博.钢渣沥青混合料路用性能及膨胀性能研究[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，高级工程师； 李存健(1986- )，男，工程师

TU502

A