釩鈦鋼渣配制AC-13型瀝青混合料的研究

錢(qián)強(qiáng)

（攀枝花鋼城集團(tuán)有限公司，四川 攀枝花 617022）

目前，環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻，鋼鐵企業(yè)環(huán)保責(zé)任任重道遠(yuǎn)，而鋼渣的處理和排放一直是被關(guān)注的焦點(diǎn)。由于其硬度大難利用，大部分被堆棄和傾倒，給周邊環(huán)境帶來(lái)了一定的危害。同時(shí)，其含有40%左右的氧化鈣沒(méi)有得到很好利用而造成了浪費(fèi)[1-2]。而筑路所需的砂石料越來(lái)越受到開(kāi)采的限制，采購(gòu)費(fèi)用日益增高。德國(guó)和日本等國(guó)家發(fā)揮了鋼渣強(qiáng)度高、耐磨性能好的優(yōu)勢(shì)將其成功地應(yīng)用到道路工程中，鋼渣利用率達(dá)到了90%以上。將廢棄的鋼渣應(yīng)用于筑路，可降低筑路成本，實(shí)現(xiàn)鋼渣資源的最大化利用，推動(dòng)道路工程的穩(wěn)定發(fā)展[3-4]。我國(guó)高速公路應(yīng)用最廣泛的路面結(jié)構(gòu)形式 （混合料類(lèi)型）是SMA-13型和AC-13型瀝青混合料。SMA-13型瀝青混合料是瀝青瑪蹄脂碎石混合料，一般使用硬度為5～7的玄武巖，造價(jià)較高。AC-13型瀝青混合料是粗集料最大公稱(chēng)粒徑為13 mm碎石的細(xì)粒式瀝青混合料。攀西大裂谷、河北承德等地鋼鐵冶煉后均產(chǎn)生釩鈦鋼渣，釩鈦鋼渣的硬度為7。因此，可探索其配制AC-13型瀝青混合料的可行性。

很久之后，我給這個(gè)故事添了一個(gè)圓滿(mǎn)的結(jié)局，黃玲當(dāng)年身無(wú)分文來(lái)到這個(gè)城市之后，林全給了她很多幫助，她也自然以身相許。但她不是那種安于現(xiàn)狀又知足的人，她遇到比林全更有能力的人，卻沒(méi)有足夠的理由能和他分手，又不想背上忘恩負(fù)義的罵名，所以，我就成了她的一顆棋子。

1　釩鈦鋼渣性能

釩鈦鋼渣是由含鈦鐵水在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中添加高鎂鈣石灰等造渣材料而形成的冶煉廢渣，產(chǎn)量約為鋼產(chǎn)量的10%。冶煉過(guò)程中還涉及到氧化吹釩工藝，導(dǎo)致一部分釩元素進(jìn)入鋼渣中，最終釩鈦鋼渣中V2O5和TiO2含量均約1.5%，同時(shí)還有25%以上的Fe2O3。釩鈦鋼渣化學(xué)成分見(jiàn)表1。該鋼渣具有孔隙多、容重高、多棱角等特點(diǎn)。

表1　釩鈦鋼渣化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

按T0705-2000（表干法）測(cè)定試件毛體積相對(duì)密度，根據(jù)瀝青浸漬法實(shí)測(cè)合成集料的有效相對(duì)密度，計(jì)算瀝青混合料最大理論相對(duì)密度，并據(jù)此計(jì)算試件體積參數(shù)。AC-13型瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的技術(shù)要求見(jiàn)表7。

表2　釩鈦鋼渣粗、細(xì)集料顆粒級(jí)配

表3　釩鈦鋼渣粗、細(xì)集料質(zhì)量指標(biāo)

2　瀝青結(jié)合料和礦粉的性能測(cè)試

根據(jù)道路路面材料AC-13型瀝青混合料性能的要求，對(duì)采用的其它原材料如瀝青結(jié)合料、礦粉進(jìn)行了性能測(cè)試。瀝青結(jié)合料采用中國(guó)石化股份有限公司廣東茂名的成品SBS改性瀝青，其路用性能等級(jí)滿(mǎn)足SHRP分級(jí)PG76-22的技術(shù)要求，SBS改性瀝青性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。礦粉采用堿性的粉料，如石灰石礦粉、消石灰、水泥等，有利于提高集料和瀝青的粘附性。礦粉質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表5。由表4、5可見(jiàn)，SBS改性瀝青、礦粉的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的技術(shù)要求，可以在工程中使用。

3　釩鈦鋼渣瀝青混合料的礦料級(jí)配及油石比的確定

3.1　礦料級(jí)配的確定

（1）釩鈦鋼渣具有較好的力學(xué)和表面特性，可作為AC-13型瀝青混合料的集料。

結(jié)合表7及表8可見(jiàn)，當(dāng)油石比設(shè)計(jì)在4.5%～5.0%時(shí)，該級(jí)配下的礦料空隙率和礦料間隙率才能符合設(shè)計(jì)要求。最終確定AC-13型瀝青混合料的最佳油石比為4.9%。

3.2　油石比的確定

OAC表示瀝青混合料中最佳的瀝青含量，即油石比，常作為瀝青是否經(jīng)濟(jì)的指標(biāo)。我國(guó)目前規(guī)定，OAC為OAC1與OAC2的平均值，OAC1為密度滿(mǎn)足最大值的瀝青用量、穩(wěn)定性最大值的瀝青用量和規(guī)定空隙率的瀝青用量三者的平均值，OAC2為瀝青用量范圍OACmin～OACmax的中值 （即中間值）。瀝青使用量過(guò)少或過(guò)多都不利于路面混合料性能的發(fā)揮，從而影響車(chē)輛的行駛安全性及路面的保護(hù)。

二要認(rèn)真落實(shí)云南與周邊省區(qū)市及長(zhǎng)江沿岸省區(qū)市簽訂的戰(zhàn)略合作協(xié)議，深入推進(jìn)與長(zhǎng)江流域、成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)和周邊省區(qū)的交流合作，加強(qiáng)資本引進(jìn)、渠道建設(shè)、市場(chǎng)對(duì)接，深度開(kāi)展資本和產(chǎn)業(yè)合作。

③徐俯《卜算子》(胸中千種愁)：雙調(diào)45字，上闋4句22字2仄韻，下闋4句23字3仄韻。句式：5575。55733。

表4　SBS改性瀝青性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表5　礦粉質(zhì)量指標(biāo)

表6　AC-13型瀝青混合料礦料組成級(jí)配

由表7可見(jiàn)，該級(jí)配下的礦料空隙率設(shè)計(jì)要求為3%～6%，只有當(dāng)油石比為4.5%和5.0%時(shí)才符合要求。同時(shí)，該級(jí)配下礦料間隙率設(shè)計(jì)要求為65%～75%，油石比為3.5%和4.0%時(shí)低于設(shè)計(jì)要求，源于瀝青使用量偏少；油石比為5.5%時(shí)超出了設(shè)計(jì)要求，瀝青消耗較大，只有5.0%的油石比才符合要求。5種油石比下的瀝青飽和度、穩(wěn)定度和流值均符合設(shè)計(jì)要求。OAC各指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表8（本文均為外配油石比）。

Abstract:Due to its good mechanical properties and surface characteristics,the feasibility for preparing AC-13 type asphalt mixture by using steel slag containing vanadium and titanium oxides was studied.The study results showed that steel slag containing vanadium and titanium oxides could be used as the aggregate for preparing AC-13 type asphalt mixture.The mix proportion for asphalt mixture by using steel slag containing vanadium and titanium oxides with the size from 4.75 mm to 13.2 mm,steel slag powder containing vanadium and titanium oxides with the size from 0.075 mm to 4.75 mm and fine ore was 58 to 40 to 2 together with the optimal proportion of asphalt-aggregate ratio 4.9%.

用于路面瀝青混合料的鋼渣主要作為粗、細(xì)集料使用。路面用瀝青混合料的機(jī)理為:粗集料通過(guò)互相鑲嵌形成一定的強(qiáng)度，而細(xì)集料則用于進(jìn)一步填滿(mǎn)所有的空隙，從而保證混合料具有較好的穩(wěn)定性和抗滑性?；デ兜淖饔萌Q于混合料的級(jí)配及硬度、顆粒性和棱角性。同時(shí)，集料還需與瀝青具有較好的粘附性。因此，需要詳細(xì)了解釩鈦鋼渣的各項(xiàng)性能參數(shù)，進(jìn)而評(píng)價(jià)其路用材料的可靠性。釩鈦鋼渣粗集料粒度范圍:4.75～13.2 mm，細(xì)集料粒度范圍:0.075～4.75 mm，粗、細(xì)集料顆粒級(jí)配見(jiàn)表2，質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表3。表3中的標(biāo)準(zhǔn)要求為JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于高速公路及一級(jí)公路瀝青混合料用粗、細(xì)集料的技術(shù)要求。由上述表中看出，釩鈦鋼渣粗、細(xì)集料各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，具有較好的力學(xué)和表面特性。

AC-13型瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用GTM法。試件成型條件為:垂直壓強(qiáng)0.7 MPa；拌合溫度170℃；成型溫度160～165℃；控制方式為極限平衡狀態(tài)。選擇5種油石比，分別為3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%。

3.3.3 應(yīng)用兒茶酚胺類(lèi)藥物可使動(dòng)靜脈張力升高，導(dǎo)致中心靜脈壓值升高。而靜脈或吸入麻醉藥，以及擴(kuò)血管藥物可使周?chē)軘U(kuò)張，導(dǎo)致中心靜脈壓值下降。

另外，自由貿(mào)易度(市場(chǎng)開(kāi)放程度)和政府投資對(duì)被解釋變量的相關(guān)性也是顯著的，而且統(tǒng)計(jì)意義上的顯著性程度較高(都在1%的置信程度上顯著)。但是包括這兩個(gè)變量在內(nèi)的三個(gè)控制變量方向皆為負(fù)號(hào)，這與傳統(tǒng)以生產(chǎn)總值增長(zhǎng)為解釋變量的實(shí)證結(jié)果相反。筆者認(rèn)為，其原因可能是這些控制變量有利于經(jīng)濟(jì)總量的增長(zhǎng)，然而對(duì)于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化弊大于利。這在經(jīng)濟(jì)邏輯上也是成立的，比如發(fā)達(dá)國(guó)家總是把附加值低、環(huán)境污染大的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國(guó)家，這無(wú)疑增加了發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值，然而對(duì)整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，卻是加大了低端產(chǎn)業(yè)的占比。

表7　AC-13型瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的技術(shù)要求

表8　OAC各指標(biāo)結(jié)果 %

4　結(jié)論

按照AC-13型瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配要求，并結(jié)合釩鈦鋼渣粗、細(xì)集料的各項(xiàng)性能，參照常規(guī)砂石料進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)。通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)[5]，最終確定AC-13型瀝青混合料的礦料級(jí)配為:鋼渣粗集料∶鋼渣細(xì)集料∶礦粉為 58∶40∶2。 AC-13 型瀝青混合料礦料組成級(jí)配見(jiàn)表6。

（2）參考AC-13型瀝青混合料路面集料的配合比設(shè)計(jì)為:釩鈦鋼渣（4.75～13.2 mm）、釩鈦鋼渣粉（0.075～4.75 mm）、礦粉三者之比為 58∶40∶2。

（3）釩鈦鋼渣作為AC-13型瀝青混合料路面集料時(shí)的外配油石比為4.5%～5.0%，最佳油石比為4.9%。