鋼渣透水瀝青混合料性能及應(yīng)用研究

魏少鵬

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)院， 天津 300000）

1 引言

瀝青路面具有行車舒適性、 噪音小及養(yǎng)護(hù)簡便等優(yōu)良特點(diǎn)， 而被廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路路面施工之中[1］。 傳統(tǒng)瀝青路面通常采用密級(jí)配瀝青混凝土路面， 其致密結(jié)構(gòu)導(dǎo)致路面滲水排流困難， 路面水流主要通過路表徑流方式排走， 影響行車安全、 舒適性及路面使用性能。與傳統(tǒng)路面相比透水瀝青混合料主要以粗集料嵌擠組成， 細(xì)集料、 填料、 礦粉相互填充空隙而形成的空隙結(jié)構(gòu)， 該瀝青混合料壓實(shí)之后空隙率不小于15%， 可提高路面雨水下滲于地下水層， 提高路面抗滑系數(shù)， 保證駕駛安全[2-4］。為了提高透水瀝青混合料在低溫情況下的路用性能， 本文以鋼渣及纖維作為改性劑， 摻入瀝青混合料中進(jìn)行研究， 為我國城市道路建設(shè)提供一定技術(shù)指導(dǎo)。

2 工程概況

某道路工程路線起點(diǎn)樁號(hào)K10+000， 終點(diǎn)樁號(hào)K25+370， 設(shè)計(jì)車道為雙向四車道， 路基寬25.5m， 設(shè)計(jì)車速80km/h， 路基平均填高3.6m，最大填高為4.8m， 最小填高為2.5m， 以此路段作為該項(xiàng)目的科研項(xiàng)目。 本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)見表1 所示。

表1 路面結(jié)構(gòu)層參數(shù)

根據(jù)當(dāng)?shù)氐貏菁捌渥匀灰蛩貨Q定采用鋼渣透水瀝青混合料進(jìn)行道路施工， 在滿足 《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》 施工要求的情況下對一級(jí)公路路基各部位層采取的設(shè)計(jì)方案如表2 所示。

表2 路基各部位施工方案

3 原材料及級(jí)配設(shè)計(jì)

3.1 瀝青

瀝青在混合料中起粘結(jié)作用， 本文采用SBS改性瀝青， 對其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行物理指標(biāo)試驗(yàn)檢測， 試驗(yàn)結(jié)果見表3 所示， 各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

表3 70# 基質(zhì)瀝青物理指標(biāo)

3.2 集料

（1） 粗集料

粗集料在瀝青混合料中起骨架作用， 本文粗集料選取石灰?guī)r骨料， 其表面光滑， 沒有孔隙，細(xì)集料選為石灰?guī)r。 對所選集料的壓碎值、 磨耗值、 磨光值、 級(jí)配等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測， 各項(xiàng)物理指標(biāo)滿足 《透水瀝青路面技術(shù)規(guī)程》， 試驗(yàn)結(jié)果見表4 所示。

表4 集料檢測指標(biāo)

3.3 填料

透水瀝青混合料是大孔結(jié)構(gòu)， 所選礦粉時(shí)要求要比普通瀝青混合料要求更高。 本文選用礦粉為石灰?guī)r憎水礦粉， 通過室內(nèi)試驗(yàn)對其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行物理檢測， 技術(shù)要求均滿足 《透水瀝青路面技術(shù)規(guī)程》， 試驗(yàn)結(jié)果見表5 所示。

表5 礦粉技術(shù)指標(biāo)

3.4 鋼渣及纖維

本文所選鋼渣及纖維化學(xué)組成成分及性能指標(biāo)如表6、 7 所示。

表6 鋼渣化學(xué)成分組成

表7 纖維技術(shù)指標(biāo)

4 鋼渣透水瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

本文采用OGFC-13 混合料級(jí)配類型， 根據(jù)施工規(guī)范確定OGFC-13 混合料比例和各級(jí)篩孔尺寸礦料的通過率， 開級(jí)配橡膠瀝青混合料礦料級(jí)配范圍及設(shè)計(jì)級(jí)配曲線見表8、 圖1 所示。

圖1 OTFC 瀝青混合料設(shè)計(jì)級(jí)配曲線

表8 OTFC 瀝青混合料礦料級(jí)配范圍

4.2 最佳瀝青用量確定

對于OGFC 混合料通過析漏試驗(yàn)、 飛散試驗(yàn)進(jìn)行確定最佳瀝青用量。 根據(jù)瀝青混合料析漏試驗(yàn)的反彎點(diǎn)作為OGFC 混合料的最大瀝青用量；根據(jù)瀝青混合料飛散試驗(yàn)的反彎點(diǎn)作為OGFC 混合料的最少瀝青用量， 試驗(yàn)結(jié)果見表9、 圖2、 3所示。

圖3 飛散試驗(yàn)

表9 析漏、 飛散試驗(yàn)結(jié)果表

由上述試驗(yàn)結(jié)果可得知鋼渣組OGFC-13 混合料最佳瀝青用量為4.9%。

錯(cuò)在忘了“消費(fèi)安全大于天”。消費(fèi)者購買產(chǎn)品或服務(wù)，性能安全、質(zhì)量達(dá)標(biāo)、服務(wù)有保障都是最底線的要求，為此所有商家都應(yīng)將“絕對不銷售三無產(chǎn)品”奉為圭臬。第三方統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，食品是上述那家社交電商平臺(tái)第一大銷售品類。食品安全絕無小事，平臺(tái)方必須建立一整套嚴(yán)密的甄別、抽檢機(jī)制，層層把關(guān)，保障消費(fèi)者舌尖上的安全。但事實(shí)上，一些用戶反映曾在該平臺(tái)買到發(fā)黑的大蒜、爛掉的水果。拿消費(fèi)者健康安全不當(dāng)回事，萬萬使不得。

5 鋼渣透水瀝青混合料低溫性能

本文根據(jù)規(guī)范要求， 制作尺寸為250mm×30mm×35mm 的棱柱體小梁， 接著將小梁放入-10℃的恒溫中保溫至少4h， 進(jìn)行小梁彎曲試驗(yàn)，采用極限拉應(yīng)力作為低溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)， 分別研究鋼渣摻量及纖維摻量對其低溫性能影響， 低溫性能指標(biāo)按式（1）、 （2） 計(jì)算[5］。

式中： σt為極限拉應(yīng)力， MPa； P 為試件峰值荷載， N； W 為試件厚度， mm； D 為試件直徑， mm； ε 為限拉應(yīng)變， 無量綱； L 為支座跨距， mm； d 為試件底部中心撓度， mm； 本實(shí)驗(yàn)中W=30.0mm； D=101.6mm； L=80mm。

5.1 鋼渣摻量對瀝青混合料低溫性能影響

本文制備鋼渣摻量分別為0、 20%、 40%、60%、 80%的瀝青混合料車轍試件， 在溫度為0℃、 纖維摻量為0%時(shí)小梁彎曲試驗(yàn)， 同時(shí)進(jìn)行三次平行試驗(yàn)， 取其平均值作為最終取值， 研究不同鋼渣摻量情況下， 車轍試件破裂情況， 試驗(yàn)結(jié)果如表10 及圖4 所示。

圖4 不同鋼渣摻量下極限拉應(yīng)力圖

圖5 不同纖維摻量下極限拉應(yīng)力圖

表10 不同鋼渣摻量下極限拉應(yīng)力表

由上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知， 當(dāng)鋼渣摻量為0 時(shí)，鋼渣透水瀝青混合料極限拉應(yīng)力為5.23MPa； 當(dāng)鋼渣摻量為20 時(shí)， 鋼渣透水瀝青混合料極限拉應(yīng)力為4.76MPa； 當(dāng)鋼渣摻量為40 時(shí)， 鋼渣透水瀝青混合料極限拉應(yīng)力為5.19MPa； 當(dāng)鋼渣摻量為60 時(shí)， 鋼渣透水瀝青混合料極限拉應(yīng)力為5.31MPa； 當(dāng)鋼渣摻量為80 時(shí)， 鋼渣透水瀝青混合料極限拉應(yīng)力為4.25MPa； 隨著鋼渣摻量增加， 瀝青混合料極限拉應(yīng)力先降低后增加隨后繼續(xù)下降， 當(dāng)鋼渣摻量為60%時(shí)， 瀝青混合料極限拉應(yīng)力最大， 說明此時(shí)瀝青混合料低溫性能最佳。

5.2 纖維摻量對瀝青混合料低溫性能影響

本文制備鋼渣纖維摻量分別為0、 0.1%、0.2%、 0.3%、 0.4%的瀝青混合料車轍試件， 在溫度為0℃、 鋼渣摻量為0%時(shí)小梁彎曲試驗(yàn)， 同時(shí)進(jìn)行三次平行試驗(yàn)， 取其平均值作為最終取值，研究不同纖維摻量情況下， 車轍試件破裂情況，試驗(yàn)結(jié)果如表11 及圖4 所示。

表11 不同纖維摻量下極限拉應(yīng)力表

6 結(jié)語

通過對鋼渣透水瀝青混合料性能進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：

（1） 通過析漏試驗(yàn)、 飛散試驗(yàn)得出瀝青混合料最佳瀝青用量為4.9%。

（2） 通過小梁彎曲研究鋼渣對瀝青混合料低溫性能影響， 得出當(dāng)鋼渣摻量為60%時(shí)， 其低溫性能最佳。

（3） 通過小梁彎曲研究纖維對瀝青混合料低溫性能影響， 得出當(dāng)纖維摻量為0.3%時(shí)， 其低溫性能最佳。