细料变异对钢渣WRAC-13沥青混合料体积和力学性能的影响.pdf
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1、d o i:1 0.3 9 6 3/j.i s s n.1 6 7 4-6 0 6 6.2 0 2 3.0 4.0 0 4细料变异对钢渣WR A C-1 3沥青混合料体积和力学性能的影响王利波1,宋冰艳2,薛 鑫2,王雨露1,周鹏国2,磨炼同1(1.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉4 3 0 0 7 0;2.中铁十局集团第二工程有限公司,郑州4 5 0 0 0 8)摘 要:通过改变细集料级配,分析细料中粗和细颗粒组成对钢渣-废胎胶粉复合改性沥青混合料(WR A C)体积和力学性能的影响。结果表明,细料中2.3 6mm通过率波动对钢渣沥青混合料体积和力学性能影响小,而细料中细颗粒的
2、缺失则影响显著。细料中小于0.6mm细颗粒的缺失影响最大,造成空隙率和矿料间隙率增大,劈裂强度降低幅度明显,因此应从细料破碎加工、堆放与沥青混合料生产过程严格把控细料中细颗粒组成的稳定性。关键词:钢渣沥青混合料;细料级配;体积参数;劈裂强度E f f e c t so fG r a d a t i o nV a r i a t i o no fF i n eA g g r e g a t eo nV o l u m e t r i ca n dM e c h a n i c a lP r o p e r t i e so fWR A C-1 3S t e e l S l a gA s p h
3、a l tM i x t u r e sWANGL i-b o1,S ONGB i n g-y a n2,XU EX i n2,WANGY u-l u1,ZHO UP e n g-g u o2,MOL i a n-t o n g1(1.S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fS i l i c a t eM a t e r i a l s f o rA r c h i t e c t u r e s,W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y,W u h a n4 3 0 0 7 0,C h i n a;
4、2.N o.2E n g i n e e r i n gC o,L t do f t h eT e n t hE n g i n e e r i n gG r o u pC o m p a n yo fC h i n aR a i l w a y,Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 8,C h i n a)A b s t r a c t:T h ee f f e c t so f c o a r s ea n df i n ef r a c t i o n so f f i n ea g g r e g a t eo nt h ev o l u m e t r i ca n
5、dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fw a s t e t i r er u b b e rp o w d e rc o m p o s i t em o d i f i e da s p h a l tm i x t u r e(WR A C)c o n t a i n i n gs t e e l s l a ga g g r e g a t e sw e r ea n a l y z e db yc h a n g i n g f i n e a g g r e g a t eg r a d a t i o n.T h e t e s t
6、r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e f l u c t u a t i o no f 2.3 6mmp a s s i n gp e r c e n t a g eh a das l i g h t e f f e c to n t h ev o l u m e t r i c a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e so f t h e s t e e l s l a ga s p h a l tm i x t u r e,w h i l e t h e l a c ko f t h e f i n e
7、p a r-t i c l e s i nf i n ea g g r e g a t eh a da s i g n i f i c a n t e f f e c t.T h e l o s so f f i n ep a r t i c l e s t h a t s m a l l e r t h a n0.6mmi n f i n e a g g r e g a t eh a dt h eg r e a t e s t i n f l u e n c e,w h i c hc o u l dr e s u l t i na n i n c r e a s e i nt h ea i
8、rv o i dc o n t e n t a n dv o i d s i nm i n e r a l a g g r e g a t e.F u r t h e r-m o r e,a no b v i o u s r e d u c t i o no f t h e i n d i r e c t t e n s i l es t r e n g t hw a so b s e r v e d.T h e r e f o r e,t h ep a r t i c l ec o m p o s i t i o no f f i n ea g-g r e g a t es h o u l
9、db es t r i c t l yc o n t r o l l e da n dr e m a i n e ds t a b l ed u r i n ga g g r e g a t ec r u s h i n g,s t a c k i n ga n dm i x t u r ep r o d u c t i o n.K e yw o r d s:s t e e ls l a ga s p h a l tm i x t u r e;f i n ea g g r e g a t eg r a d a t i o n;v o l u m e t r i cp a r a m e t e
10、 r s;i n d i r e c tt e n s i l es t r e n g t h收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 7.作者简介:王利波(1 9 9 8-),硕士生.E-m a i l:3 1 7 5 6 0w h u t.e d u.c n通讯作者:磨炼同(1 9 7 9-),副研究员.E-m a i l:m o l t w h u t.e d u.c n高速公路沥青路面表面磨耗层为保证其长期抗滑耐磨,保证高速行车安全,对优质耐磨防滑骨料需求量大且依赖性强。当前公路建设对砂石骨料需求巨大,同时生态环保政策的加强使天然骨料开采难度大,存在着很大供需矛盾,而钢渣作为钢铁工业固废
11、,其产量大、硬度高且抗压耐磨、磨光值高;钢渣骨料碱度高,与沥青粘附性优良;此外钢渣骨料棱角性好,表面粗糙,其骨架作用强1。钢渣经过合理的破碎、筛分、分级和陈化处理后,体积安定性好,浸水膨胀率低,可大量代替天然优质防滑集料用于高速公路沥青路面表面抗滑耐磨层,实现钢渣变废为宝,同时解决沥青面层优质耐磨集料开采与加工供应难题2-4。由于钢渣集料具有表面多孔结构、棱角性好、粗糙度高、吸收沥青大等特点,与废旧胎胶粉复合改性沥青共同制备废胎胶粉复合改51建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第4期性沥青混合料(WR A C)是理想组合方案,可充分利用二种材料的优势,并利用废胎胶粉复合改性沥青混合料的间断
12、级配,设计出富油、高矿料间隙率、骨架作用强且表面粗糙、耐磨防滑的沥青表面磨耗层混凝土。与钢渣沥青玛蹄脂碎石混合料(S MA)相比,钢渣WR A C沥青混合料具有较低的沥青用量,不用掺入纤维稳定剂,路用性能与抗滑性能优良,整体性价比高。废胎胶粉复合改性沥青混合料的材料组成中,粗骨料起骨架结构支撑作用以保证沥青路面具有优良的抗车辙性能,而细骨料则用来填充粗骨料之间的空隙,同时粗细骨料通过沥青胶浆粘结形成骨架密实型沥青混凝土以提高抗水侵害能力和增强力学强度以及耐久性5。前期研究表明细集料的填充作用对沥青混合料性能影响大。李金凤等6提出沥青混合料主骨架空隙计算公式和影响矿料间隙率的物理模型。陈璟等7发
13、现0.3mm筛孔是密级配沥青混合料的敏感性填充筛孔,其对沥青混合料的体积参数影响最大。谭忆秋等8发现细骨料对沥青混合料粗骨料间隙具有填充和干涉的双重作用。Z h a o等9发现0.1 50.3mm的细集料掺量对沥青砂浆粘弹性影响较为关键,在0.1 5 mm以下的细骨料形成的砂浆大多数为粘性,而0.3mm以上的沥青砂浆则表现为弹性。钢渣WR A C沥青混合料的矿料合成级配虽然属于间断级配,但整体上沥青用量和填料用量少,因此对细料的填充作用要求高,表现为沥青混合料体积性能、渗水性能和力学性能对细料用量和级配敏感1 0。当前细集料多采用机制砂,普遍存在2.3 6mm通过率低,粉尘含量大,生产堆放易离
14、析等问题。此外,机制砂经沥青拌和楼烘干、除尘和二次筛分后,级配波动大,具体表现在关键筛孔2.3 6mm、0.6mm、0.3mm和0.1 5mm通过率波动性大。2.3 6mm通过率变化主要是细料离析造成,而0.6mm、0.3mm和0.1 5mm通过率变化是细料离析与除尘共同作用的结果。为了研究沥青拌和楼细料变异对钢渣WR A C沥青混合料体积性能与力学性能影响,首先通过增加和降低细料2.3 6mm通过率模拟细料中粗颗粒变异,分析细料级配偏粗和偏细的影响;其次采用人工筛除方法分别去除小于0.6mm、0.3mm和0.1 5mm部分以模拟沥青拌和楼除尘波动,分析细料中有用细颗粒含量的影响。1 试 验1
15、.1 原材料沥青采用废胎胶粉复合改性沥青,由河南省上罗高速公路提供,其密度1.0 4 3g/c m3,针入度4 6,软化点7 5.5,延度2 3c m。钢渣粗集料由4.7 59.5mm和9.51 6mm两种规格组成,采用河南安钢集团信阳钢铁公司热闷处理并破碎堆放陈化不少于6个月的钢渣,各项性能指标均满足设计规范要求,可以用于沥青路面施工。细集料02.3 6mm采用石灰岩机制砂,并经过沥青拌和楼加热除尘处理。填料采用石灰岩磨细矿粉。废胎胶粉复合改性沥青和钢渣集料采用WR A C-1 3级配设计,经试验确定的最佳油石比为5.7%。1.2 方法为了分析细料级配变异对钢渣WR A C-1 3沥青混合料
16、性能的影响,钢渣粗集料和细集料均采用沥青拌和楼热料,其中细料热料通过人工筛分和调配,按以下6种级配进行试验:细料1采用沥青拌和楼实际细料热料。细料2为在细料1的基础上人为增加2.3 64.7 5mm部分含量,使2.3 6mm通过率在7 5%附近。细料3为在细料1的基础上人为减少2.3 64.7 5mm部分含量,使2.3 6mm通过率在9 5%附近。细料4为在细料1的基础上人为去除小于0.6mm部分含量,使0.6mm通过率在0附近。细料5为在细料1的基础上人为去除小于0.3mm部分含量,使0.3mm通过率在0附近。细料6为在细料1的基础上人为去除小于0.1 5mm部分含量,使0.1 5mm通过率
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