一种钢渣沥青混凝土及其制备方法及其路面及施工方法

文档序号:2206 发布日期:2021-09-17 浏览:71次 英文

一种钢渣沥青混凝土及其制备方法及其路面及施工方法

技术领域

本申请涉及混凝土路面领域,更具体地说,它涉及一种钢渣沥青混凝土及其制备方法及其路面及施工方法。

背景技术

目前,随着钢材料的生产量的增长,在炼钢过程中产生的钢渣量也逐渐增多,废弃钢渣若得不到有效处理,不仅会占用大量的土地资源,同时对生态环境也会造成不良的影响。

为了节约砂石资源和保护生态环境,目前废弃钢渣不仅可被用于建筑基层和路基的填筑,还可以与沥青、矿料等混合形成路面用集料,用于铺设混凝土路面。钢渣沥青集料铺设形成的路面具有良好的排水透水性、一定的高温稳定性和水稳定性,在路用方面明显优于传统的沥青混合料路面的路用性能,因此,钢渣在路用方面受到越来越广泛的关注。

与天然岩石相比,钢渣具有多孔囊状结构,能够吸收较多的沥青,因此,在混合料的拌和过程中,由于钢渣对沥青的优先吸附而容易导致其他集料无法很好的被沥青包裹,进而容易出现“花白料”现象,降低路面整体的稳定度和水稳定性。为此,目前的解决办法是利用粘度添加剂进行改善。但,虽然粘度添加剂可以改善“花白料”的现象,在实际操作过程中,钢渣混合料铺设形成的路面仍存在稳定性较低的问题,有待进一步改善。

发明内容

为了提高钢渣沥青混凝土路面的承载强度,本申请提供一种钢渣沥青混凝土及其制备方法及其路面及施工方法。

第一方面,本申请提供一种钢渣沥青混凝土,采用如下的技术方案:

一种钢渣沥青混凝土,由矿料、沥青、粘度添加剂和增强填料制备而成,其中,矿料与沥青的重量比为4-4.5%,粘度添加剂的掺量为矿料和沥青总重量的0.3-0.4%,增强填料的掺量为矿料和沥青总重量的0-0.6%;

矿料由以下重量百分比的原料混合而成:33-36%的粗钢渣,47-52%的细钢渣,10-13%的石灰岩和4-6%的矿粉。

通过采用上述技术方案,石灰岩作为一种石料,其与沥青之间具有良好的粘附作用,能够提高钢渣沥青混凝土的整体强度和水稳定性,矿粉具有填充作用,可减小钢渣沥青混凝土中的空隙,增强钢渣沥青混凝土路面的强度和稳定性,粘度添加剂可增强沥青与矿料之间的粘度,在降低出现“花白料”现象的同时,还能够增强钢渣沥青混凝土的稳定性,降低混合料之间发生相互分离的可能性。

将不同规格的粗钢渣和细钢渣掺入混合料中,粗钢渣可构成钢渣沥青混凝土的基本结构,同时细钢渣可填充在粗钢渣形成的间隙中,相互填充的粗钢渣和细钢渣可形成稳定的钢渣沥青混凝土路面结构,同时有助于其他原料填充在粗钢渣和细钢渣之间并与粗钢渣和细钢渣形成有效粘附,进而进一步提高钢渣沥青混凝土的整体稳定性。

优选的,粗钢渣的粒径为10-15mm,细钢渣的沥青为5-10mm。

通过采用上述技术方案,有利于细钢渣填充在粗钢渣形成的间隙中,从而可形成稳定的钢渣沥青混凝土路面结构,增强了钢渣沥青混凝土的稳定性。

优选的,增强填料由重量比为1∶(1-2)的玻璃微珠和玻璃纤维混合而成。

通过采用上述技术方案,玻璃纤维可在钢渣沥青混凝土中形成空间网络结构,起到加强筋作用,能够加强钢渣沥青混凝土的强度和稳定性,玻璃微珠具有高强度和良好的化学稳定性,可增强钢渣沥青混凝土的强度;此外,玻璃微珠可填充在玻璃纤维形成的空间网络结构中,与玻璃纤维复配使用,能够更好的增强钢渣沥青混凝土的的整体稳定性。

第二方面,本申请提供一种钢渣沥青混凝土的制备方法,采用如下的技术方案:

一种钢渣沥青混凝土的制备方法,包括以下步骤:

S1、按配比,准确称取粗钢渣、细钢渣和石灰岩,混匀,得初级骨料;

S2、将初级骨料加热至185-190℃,投入粘度添加剂,搅拌混匀,得初级混合料;

S3、按配比,向初级混合料中投入预先加热的沥青,搅拌均匀,得钢渣沥青混凝土。

通过采用上述技术方案,先制备初级混合料,可使粗钢渣、细钢渣、石灰岩和粘度添加剂预先混匀,再投入沥青进行混合,可有利于粘度添加剂对沥青进行改性,同时使沥青能够均匀的包裹在矿料表面,进而可达到增强路用混合料稳定性的目的。

第三方面,本申请提供一种钢渣沥青混凝土路面,采用如下的技术方案:

一种钢渣沥青混凝土路面,采用钢渣沥青混凝土铺设而成。

第四方面,本申请提供一种钢渣沥青混凝土路面的施工方法,采用如下的技术方案:

一种钢渣沥青混凝土路面的施工方法,包括如下步骤:

将钢渣沥青混凝土摊铺在路基上,钢渣沥青混凝土摊铺时的温度为170-185℃;

摊铺后对路面进行往返初次碾压,往返3-4次;

初次碾压后,进行二次碾压,往返碾压一次。

优选的,在摊铺过程中,在路基上分两幅摊铺,在已摊铺的混合料部分留下50-100mm的摊铺层,以热接缝形式消除缝迹。

通过采用上述技术方案,在达到铺设钢渣沥青混凝土路面的同时又便于消除摊铺过程中产生的缝隙。

优选的,初次碾压时,路面的温度不低于160℃,二次碾压时,路面的温度为90-95℃。

通过采用上述技术方案,降低因温度过高或过低而使混合料之间产生空隙的可能性。

综上所述,本申请具有以下有益效果:

1、本申请利用粗钢渣构成钢渣沥青混凝土的基本结构,利用细钢渣对粗钢渣之间间隙的填充,从而可形成稳定的钢渣沥青混凝土结构,提高了钢渣沥青混凝土的稳定性。

2、本申请利用玻璃纤维在沥青中形成空间网络结构,并将玻璃微珠填充在空间网络结构中,从而利用玻璃纤维和玻璃微珠的复配进一步提升钢渣沥青混凝土的稳定性。

3、本申请在铺设路面过程中,通过控制混合料的温度,降低了摊铺完成后混合料出现较多空隙而影响路面稳定性的可能性。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请中的沥青购买自广东立信能源有限公司,货号188-155;钢渣购买自江苏永钢集团有限公司,规格为10-15mm和5-10mm;石灰岩购买自荆门市东宝区永兵石灰厂;矿粉购买自张家港市联谊超细粉有限公司;粘度添加剂购买自四川科路泰交通科技有限公司,型号DHVA;玻璃纤维购买自山东兴茂工程材料有限公司,规格15mm;玻璃微珠购买自灵寿县华隆矿产品加工厂,规格2mm。

实施例

实施例1

一种钢渣沥青混凝土,由矿料、沥青和粘度添加剂制备而成,其中,矿料与沥青的重量比为4.5%,粘度添加剂根据矿料和沥青的总重量进行添加,粘度添加剂的掺量为矿料和沥青总重量的0.4%。

矿料由以下原料混合而成:330g粒径为10mm的粗钢渣,505g粒径为5mm的细钢渣,115g粒径为5mm的石灰岩,50g矿粉。

钢渣沥青混凝土采用以下方法进行制备:

S1、按实际配比,准确称取粗钢渣、细钢渣和石灰岩,混合并搅拌均匀,得初级骨料;

S2、将初级骨料加热至185℃,然后投入粘度添加剂,搅拌均匀,得初级混合料;

S3、将沥青预先加热至160℃,然后投入初级混合料中,搅拌均匀,得钢渣沥青混凝土。

实施例2

一种钢渣沥青混凝土,由矿料、沥青和粘度添加剂制备而成,其中,矿料与沥青的重量比为4.5%,粘度添加剂根据矿料和沥青的总重量进行添加,粘度添加剂的掺量为矿料和沥青总重量的0.4%。

矿料由以下原料混合而成:345g粒径为10mm的粗钢渣,490g粒径为5mm的细钢渣,115g粒径为5mm的石灰岩,50g矿粉。

钢渣沥青混凝土采用以下方法进行制备:

S1、按实际配比,准确称取粗钢渣、细钢渣和石灰岩,混合并搅拌均匀,得初级骨料;

S2、将初级骨料加热至190℃,然后投入粘度添加剂,搅拌均匀,得初级混合料;

S3、将沥青预先加热至160℃,然后投入初级混合料中,搅拌均匀,得钢渣沥青混凝土。

实施例3-实施例6

实施例3至实施例6中的钢渣沥青混凝土均采用实施例1中的方法进行制备,不同之处仅在于矿料中各原料的掺量不同,具体见表1:

表1 实施例3-实施例6矿料中各原料的掺量

其中,实施例5和实施例6中的矿料与沥青的重量比为4%,粘度添加剂的掺量为矿料和沥青总重量的0.3%。

实施例7

本实施例与实施例1的区别仅在于,矿料由以下原料混合而成:330g粒径为10mm的粗钢渣,520g粒径为5mm的细钢渣,110g石灰岩,40g矿粉。

实施例8

本实施例与实施例7的区别仅在于,矿料由以下原料混合而成:330g粒径为10mm的粗钢渣,520g粒径为5mm的细钢渣,55g粒径为10mm的石灰岩,55g粒径为15mm的石灰岩,40g矿粉。

实施例9

本实施例与实施例1的区别仅在于,矿料由以下原料混合而成:330g粒径为15mm的粗钢渣,505g粒径为10mm的细钢渣,115g粒径为5mm的石灰岩,50g矿粉。

实施例10

一种钢渣沥青混凝土,由矿料、沥青和粘度添加剂制备而成,其中,矿料与沥青的重量比为4.5%,粘度添加剂根据矿料和沥青的总重量进行添加,粘度添加剂的掺量为矿料和沥青总重量的0.4%。

矿料由以下原料混合而成:330g粒径为15mm的粗钢渣,505g粒径为10mm的细钢渣,115g粒径为5mm的石灰岩,48g矿粉,2g增强填料。

增强填料由重量比为1∶1的玻璃纤维和玻璃微珠组成。

钢渣沥青混凝土采用以下方法进行制备:

S1、按实际配比,准确称取粗钢渣、细钢渣、石灰岩和增强填料,混合并搅拌均匀,得初级骨料;

S2、将初级骨料加热至185℃,然后投入粘度添加剂,搅拌均匀,得初级混合料;

S3、将沥青预先加热至160℃,然后投入初级混合料中,搅拌均匀,得钢渣沥青混凝土。

实施例11

本实施例与实施例10的区别仅在于,矿料由以下原料混合而成:330g粒径为15mm的粗钢渣,505g粒径为10mm的细钢渣,115g粒径为5mm的石灰岩,46g矿粉,4g增强填料。

实施例12

本实施例与实施例10的区别仅在于,矿料由以下原料混合而成:330g粒径为15mm的粗钢渣,505g粒径为10mm的细钢渣,115g粒径为5mm的石灰岩,44g矿粉,6g增强填料。

实施例13

本实施例与实施例10的区别仅在于,增强填料由重量比为1∶1.5的玻璃纤维和玻璃微珠组成。

实施例14

本实施例与实施例10的区别仅在于,增强填料由重量比为1∶2的玻璃纤维和玻璃微珠组成。

实施例15

本实施例与实施例10的区别仅在于,增强填料由重量比为1∶3的玻璃纤维和玻璃微珠组成。

对比例

对比例1

本对比例与实施例1的区别仅在于,将细钢渣替换为等量的粗钢渣。

对比例2

本对比例与实施例1的区别仅在于,将粗钢渣替换为等量的细钢渣。

对比例3

本对比例与实施例1的区别仅在于,矿料中粗钢渣的掺量为300g,细钢渣的掺量为550g。

对比例4

本对比例与实施例10的区别仅在于,增强填料的掺量为10g,矿粉的掺量为40g。

性能检测试验

1、马歇尔稳定度试验及水稳定性试验

参照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行试验,分别取各实施例和各对比例中的钢渣沥青混凝土并利用击实法进行制作马歇尔试件,对试件两面各击实50次,试件成型温度为160℃,成型后冷却至室温脱模,测量2个方向的直径和十字对称方向的4个高度,计算试件体积和空隙率,试件符合要求后,将试件置于60℃的恒温水浴30min进行马歇尔稳定度试验。

然后将马歇尔试件置于60℃的恒温水浴中48h进行水稳定性试验,然后检验钢渣沥青混凝土抗水侵蚀的稳定性。

2、膨胀量试验

取各实施例和各对比例中的钢渣沥青混凝土分别制备3个马歇尔试件,分别测量3个方向的直径和十字对称方向的4个高度,计算试件体积,将马歇尔试件,在60℃的恒温水浴中浸泡72小时,取出试件冷却至室温,按同样的方法测量试件体积,计算膨胀量,取平均值,膨胀量=(最终体积/初始体积)*100%。

表2 试验1和试验2的试验结果

由表2可以看出,与对比例1和对比例2中仅使用粗钢渣或细钢渣相比,实施例1至实施例7采用粗钢渣和细钢渣复配使用的钢渣沥青混凝土表现出较好的稳定度和水稳定性,膨胀量较低,表明细钢渣填充在粗钢渣之间形成得间隙中能够有效增强钢渣沥青混凝土的稳定性,同时借助与沥青之间的粘附性,可以提高钢渣沥青混凝土的水稳定性和抗水侵蚀的能力。

实施例8中的钢渣沥青混凝土相较于实施例1具有更好的稳定度和水稳定性,表明将石灰岩按照不同规格复配在钢渣沥青混凝土中,能够促进石灰岩均匀填充在钢渣沥青混凝土体系中,可有效增强钢渣沥青混凝土的整体稳定性。

实施例10-实施例12中的钢渣沥青混凝土较实施例1具有更好的稳定度和抗水侵蚀的能力,表明玻璃纤维在沥青中形成的网络结构能够增强沥青对矿料的包裹,降低钢渣沥青混凝土中矿料发生与沥青分离或相互之间发生分离的可能性,同时也可以提高钢渣沥青混凝土整体的稳定性。玻璃微珠的掺入能够与玻璃纤维达到协同作用,共同增强钢渣沥青混凝土整体的稳定性和强度。

实施例16

一种钢渣沥青混凝土路面,采用实施例1中的钢渣沥青混凝土铺设而成,钢渣沥青混凝土路面的具体施工方法如下:

在具体摊铺过程中,混合料的温度要处于170-185℃范围内,本实施例中的混合料在摊铺时的温度为180℃,分两幅摊铺,完成一幅摊铺后,随机开始进行碾压,同时,在已摊铺的混合料部分预留100-200mm的宽度暂不碾压,可根据实际情况预留具体的宽度,以作为第二幅摊铺时的基准面,在第二幅摊铺时,使混合料与第一幅的50-100mm的摊铺层重叠,根据实际情况选择具体宽度的摊铺成进行重叠,以热接缝的形式消除两幅摊铺层之间的缝迹;

摊铺完成后,在路面温度不低于160℃时,立即开始初次碾压,本实施例进行初次碾压时路面温度为165℃,以降低因钢渣沥青混凝土在摊铺结束后温度降低过快而影响碾压效果的可能性。具体的,利用钢筒式压路机进行碾压,碾压速度为6-10km/h,往返3-4次进行碾压,可根据实际情况选择碾压速度和往返次数;

初次碾压完成后,在路面温度降低到90-95℃之间时可进行二次碾压工作,本实施例进行二次碾压时路面温度为90℃,以降低路面温度过高而发生粘料的情况或者温度过低而影响压实效果从而导致混合料之间产生空隙的可能性,一定程度上可确保路面的稳定性和使路面具有较高的承载强度。具体的,采用8t的轮胎压路机往返1次进行碾压;对路面边缘部位,可采用小型振动压路机进行补充碾压;

碾压完成后,待路面温度降至50℃以下时,才可允许车辆通行。

针对本实施例中记载的施工方法进行现场压实度试验,具体的,选择适应大小的摊铺面积,在摊铺完成后参照JTG E60-2008《公路路基路面现场测试规程》进行测定路面的压实度和渗水效果,取样时,取3个芯样,结果取平均值。同时,设置对照例1和对照例2,对照例1与本实施例的区别仅在于,在摊铺完成后,路面温度降至150℃时开始初次碾压;对照例2与本实施例的区别仅在于,初次碾压完成后,待路面温度降至80℃时再开始二次碾压。

表3 压实度和渗水试验结果

由表3可知,采用本实施例的施工方法进行铺设路面,可确保路面具有较好的压实度,以确保路面具有较好的稳定性和承载性能,同时,也具有较优的透水性能。而从对照例1和对照例2的数据可以看出,路面温度较低时才进行初次碾压或二次碾压,容易导致混合料之间出现空隙,因此对照例1和对照例2中的路面表现出较好的透水性。

但是,混合料之间出现空隙也易导致混合料中的原料之间粘结的不够紧密,压实度不符合技术要求,在实际使用过程中会影响路面的整体稳定性和承载性能。因此,综合路面的使用性能考虑,以在满足压实度的技术要求的同时具有较优的透水性为宜,即参照本实施例的施工方法进行铺设路面,同时控制碾压路面时的路面温度,以确保路面具有一定的压实度,同时还可以具有较优的透水性。

实施例17

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例2中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例18

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例3中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例19

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例4中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例20

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例5中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例21

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例6中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例22

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例7中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例23

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例8中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例24

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例9中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例25

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例10中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例26

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例11中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例27

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例12中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例28

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例13中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例29

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例14中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

实施例30

本实施例与实施例16的区别仅在于,本实施例采用实施例15中的钢渣量混凝土进行铺设路面。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

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