以高炉钢渣为骨料的沥青混合料性能研究

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1、CMYK材料研究与应用以高炉钢渣为骨料的沥青混合料性能研究杨朋1张少高2林秀军2王卫仑3韩玉梅1尹应梅4（1广州航海学院；2深圳市深圳科中大交通建材有限公司)(3广东省滨海土木工程耐久性重点实验室，深圳大学；4广东工业大学土木与交通工程学院）【摘要】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

2、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。【关键词】高炉炉渣；技术性能；沥青混合料路用性能；疲劳性能1概述沥青混合料较高的强度。表1高炉矿渣材料特点近年来，随着我国钢铁行业的快速发展，钢渣产量特性高炉钢渣玄武岩石灰岩将会大幅度增加。虽然其中大部分进行了填埋处理，但3视密度/g/cm3.312.842.72钢渣处理问题逐渐地成为一个影响环境和国家形象的干密度/g/cm31.911.711.45严重问题。最近的一项研究显示，中国年产钢渣接近17长径比/%

3、＜10＜10＜15万吨，但是其有效利用率是相当低的。即使现在，80%的洛杉矶磨耗/%13.215.823.0钢渣可用于在某些应用领域，而其它剩下的20%是只是压碎值/%12.112.715.6磨光值/%584846[1-4]简单倾倒。因此，如何有效地处理利用好钢渣，是摆吸水率/%1.280.671.09在我们面前的严峻而棘手的任务。另外，随着我国的基与沥青的粘附性/%＞95＞85＞90础建设项目的开发建设，对天然骨料资源的需求（如玄武岩，石灰石等）不断地增长，而这些资源却是有限量2.2SEM电镜观察的，会使某些建设项目造价显著增加

4、甚至处于停工状通过扫描电子显微镜分析手段[5]，对高炉矿渣材料态。基于以上实际情况，本文通过分析高炉钢渣的材料的微观形状、表面纹理及高炉钢渣颗粒分布进行了观察特点和性能，进行了一系列的测试与分析，并成功制备和分析。为了更加清晰地表明高炉矿渣的显微性能，本高炉钢渣沥青混合料进行了相关性能测试，为高炉矿渣文还对其它天然骨料（玄武岩和石灰石）同时进行了扫在沥青混合料路面领域的应用方面奠定理论基础。描电镜分析。图1、图2和图3为高炉钢渣、玄武岩、石灰石的SEM显微照片。根据这些显微照片，可以看出高2钢渣特性炉矿渣的纹理和形态不同于天然集料

5、，具有较大孔隙2.1技术特性率，这种显微差异可使高炉矿渣表面质地粗糙，相比其它天然骨料，高炉钢渣与沥青结合料的粘附能力会更加根据材料物理性能测试，高炉钢渣的试验结果见表好。1。可以看出，高炉钢渣的堆积密度和视密度要明显高于玄武岩、石灰岩等天然骨料，大概高出13.6%。这两个指标表明高炉钢渣能够保证骨料良好的抗压性和耐磨性。通过高炉炉渣的洛杉矶磨耗试验的破碎测试数据来看，其抗磨耗性能也优于天然骨料。高炉钢渣的长径比小于10%，表明矿渣颗粒具有一定的立方体形状，可保证有足图1高炉钢渣图2玄武岩图3石灰岩够的内部摩擦角。总体来看，表1中

6、列出的高炉钢渣所有其它技术性能，基本相当或甚至优于天然骨料，特别2.3压汞分析是其具有较高的冲击和压碎值和表面粗糙度，可以赋予压汞法是测定固体材料部分中孔和大孔孔径分布CMYK材料研究与应用的方法。压汞仪常在材料科学与工程中使用，用来检测复杂物理化学作用而形成的，其结构致密、孔隙较少（从多孔材料的孔径及其分布、孔隙率等参数，另外还可以表2中还可看出，这两种岩石中以玄武岩的孔隙最少）。测试出比表面积、真密度等指标。压汞法的测试国家标3高炉矿渣沥青混合料性能准为《GBT21650.1-2008压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔

7、隙度第1部分：压汞法》。孔隙的3.1沥青混合料的制备分布情况以及毛体积或表观密度、精确的孔隙体积都可由文中2.3中的数据可知，高炉钢渣具备多孔材料以通过分析压汞中所需要的压力（孔隙的尺度）与压入特性。因此，高炉矿渣中的粒径小于4.75mm的细集料具的汞的体积（孔隙体积）之间的关系得出。这些参数之间有更大的比表面积，会有效吸附沥青，可导致沥青混合的关系如式1所示：料中有效沥青含量的减少，若处理不当会使高炉钢渣沥移p△V青混合料的高温稳定性下降，与此同时还会增加材料使移△A=-（式1）用过量，造成成本上升。因此本文利用粒径小于4.75

8、mmγcosθ的玄武岩细集料来取代高炉钢渣细集料，进行了级配设式中：A为固体表面积，V为孔隙中汞的体积计。考虑到高炉矿渣材料特点和实际需要，本文所选用本文应用QuantachromePoreMaster-60压汞仪分的级配是SMA-13型，具体级配