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钢渣沥青玛蹄脂混合料制备与性能研究

薛永杰  
【摘要】:随着我国经济不断的发展,高速公路建设事业也迅猛的发展起来。发展速度之快使得大量使用的天然集料以达到了供不应求的状况。而另一方面,钢渣是炼钢过程中产生的副产品,随着钢铁工业的迅猛发展,钢渣的产量增长迅速。大量堆积的钢渣不仅浪费了土地资源,也造成了一定的环境污染,对钢渣本身而言也是二次资源浪费。以钢渣作为道路工程集料,找到了利用钢渣新的有效途径,同时在环保方面又具有积极的意义。 本文的主要探讨武钢钢渣的材料特性以及钢渣作为沥青路面面层集料的可行性。利用XRD、SEM、FI-IR、DSC-TG以及汞压仪进行钢渣材料特性试验。通过X射线衍射分析,不但能定性定量分析钢渣的矿物组成,还能对其材料的结构变化作出分析;利用SEM扫描电子显微镜分析观察分析钢渣材料的形貌、表面情况以及颗粒的粒度变化情况等;利用压汞仪分析了钢渣材料的孔结构并将结果与天然集料的相同指标进行了比较;运用FMR红外分析对钢渣矿物成分的鉴定以及矿物结构分析等;利用DSC-TG分析钢渣材料的综合热性能。同时,本文也分析了武钢钢渣的化学组成以及材料的物理力学性能,以及对钢渣材料微观性能、物理性能与沥青粘附性以及混合料性能之间的联系进行了简要的分析。 借助沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)的级配结构以及设计思想,进行钢渣SMA沥青混合料的设计与制备,并对制备出的沥青混合料进行体积性能与路用性能分析。在室内试验过程中,采用体积设计法控制混合料为骨架密实结构;并对比马歇尔成型方法与旋转压实成型方法在设计成型混合料方面的差异,通过试件击实后的粗集料的破碎率以及燃烧法评价;采用小型车辙试验检验钢渣沥青混合料的高温稳定性;采用浸水车辙、冻融试验评价钢渣沥青混合料的水敏感性;采用三分点弯曲试验评价钢渣沥青混合料的疲劳性能;采用单轴压缩试验检验混合料低温抗裂性能;通过测定钢渣与沥青之间的接触角值以及改进洛特曼试验来评价钢渣SMA混合料的水稳定性能;对钢渣SMA沥青混合料进行上述性能指标的试验的同时,还进行了使用普通集料例如玄武岩、石灰岩的SMA沥青混合料的相应指标的对比试验,并对对比试验结果进行分析。同时通过对已成功铺筑的钢渣SMA沥青路面摩擦系数以及构造深度试验,进一步评价钢渣SMA沥青路面的使用性能并简要给出钢渣SMA沥青路面的施工工艺。


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