CN103224347B - 一种钢渣透水沥青混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢渣透水沥青混合料。它由集料、纤维稳定剂和沥青配比而成，纤维稳定剂和沥青按重量百分比计分别为集料的0.2-0.4％和4-5％，集料由粗集料、细集料和填料组成，粗集料为钢渣或其和石灰石的混合，粒度由19-13.2mm、13.2-9.5mm、9.5-4.75mm三种级配规格组成，细集料为石灰石，粒度为4.75-0mm，按重量百分比计，各粒度规格的集料及填料的含量依次为：15-17％、26-29％、43-45％、11-13％、2-4％。其使用钢渣替代部分或全部集料，并添加纤维稳定剂和沥青制备的透水沥青混合料孔隙率满足要求，且具有较高的马歇尔稳定度和较小的析漏损失和肯塔堡飞散率。

Description

一种钢渣透水沥青混合料
技术领域
本发明属公路建筑材料研究领域，具体涉及一种钢渣透水沥青混合料。
背景技术
近年来，沥青路面因其优异的路用性能和舒适的行车性能得到了飞速发展。截止到2010年底，我国公路总里程已近400万公里，高速公路已达7.4万公里，其中，绝大部分为沥青路面。目前已建成的沥青路面中90％以上按密实级配原理设计而成，属设计空隙率较小的密集配沥青混凝土路面。这种路面结构具有密实、不透水的特点，且强度较高，水稳定性能、低温抗裂性能、耐久性能都比较好，但高温稳定性能较差、噪音大，并且，密集配沥青混凝土作为抗滑表层，路面积水来不及排走，易引起水雾、眩光，汽车高速行驶易出现水漂，严重影响路面抗滑性能和行车安全。因此，欧美发达国家如德、法、英、荷、美等广泛开展了透水沥青路面的研究。透水性沥青路面是一种骨架嵌挤多孔结构的沥青路面，其主要具有下述特点：一，透水沥青路面的多孔性在很大程度上消除了泵吸作用，并可吸收部分行车噪音，起到降低噪音的作用；二，由于其设计空隙率大，地表降水透过多孔透水沥青路面表层，沿下面层表面可排至两侧边沟泄走，消除行车引起的水花飞溅现象及路表镜面效应，提高驾驶员视线的清晰度；因此透水性沥青路面可及时排走路表积水，且具有较大的路表构造深度，即使在雨天也能保证优良的抗滑性能。使用这种路面，不仅能够有效地降低路表积水，而且能够提供足够的表面粗糙度，并可降低沿线行车噪音，其集料骨架结构则增强了抵抗车辙变形能力。
目前透水沥青混合料主要使用玄武岩、石灰岩等天然石料为主骨料。但这种优质石料在我国大多数地区有很少或几乎没有储量，因而它们的价格较高。据统计，我国的石灰岩如果按照现有的消耗速度，只能再维持20年的供应。“十二五”期间，武钢金资公司预计要具备处理钢渣资源216万吨/年的能力。要对如此多的钢渣废料进行工业化处理，并实现全面综合利用是一项迫在眉睫的工作。若将钢渣应用于透水混合料中，充分发挥钢渣高硬度、高耐磨性，将有利于进一步提高我国公路的设计质量，与此也可吸收利用大量废弃钢渣，而提高钢渣的综合利用率，促进材料的循环使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钢渣透水沥青混合料。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
一种钢渣透水沥青混合料，其特征在于：它由集料、纤维稳定剂和沥青配比而成，其中：所述的纤维稳定剂按重量百分比计为集料的0.2-0.4％，所述的沥青按重量百分比计为集料的4-5％，所述的集料由粗集料、细集料和填料组成，所述的粗集料为钢渣或钢渣和石灰石的混合物，粒度由19-13.2mm、13.2-9.5mm、9.5-4.75mm三种级配规格组成，所述的细集料为石灰石，粒度为4.75-0mm，按重量百分比计，所述的集料中各组分的含量依次为：19-13.2mm的集料15-17％、13.2-9.5mm的集料26-29％、9.5-4.75mm的集料43-45％、4.75-0mm的集料11-13％，填料2-4％。
按上述方案，所述粗集料中19-13.2mm、13.2-9.5mm和9.5-4.75mm规格的集料均为钢渣。
按上述方案，所述钢渣的表观相对密度在3.300-3.400g/cm3之间；游离氧化钙含量在1.0-1.5％之间；在60℃热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2％。
按上述方案，所述石灰石细集料的表观相对密度在2.600-2.800g/cm3之间。
按上述方案，所述的填料为石灰石矿粉，其粒度分布为：0.6mm通过率为100％，0.15mm通过率为95-100％，0.075mm通过率为90-100％。
按上述方案，所述的纤维稳定剂为聚脂纤维；所述的沥青为SBS改性沥青。
按上述方案，所述的聚酯纤维平均长度为6mm，相对密度在1.320-1.400g/cm3之间。
按上述方案，所述的SBS改性沥青是将70号道路石油沥青加热至150-170℃，按照每100重量份沥青需要3重量份SBS改性剂的用量向其中添加SBS改性剂，搅拌，使用高速剪切仪剪切得到。
本发明的有益效果：
本发明提供的钢渣透水沥青混合料使用钢渣替代部分集料或全部集料，并添加纤维稳定剂如聚酯纤维和沥青可替代传统的高粘度剂，在沥青混合料中形成网状结构，大幅降低成本，并且该钢渣透水沥青混合料的孔隙率(18-25％)可满足我国公路沥青路面施工技术规范的要求，同时其具有较高的马歇尔稳定度，这说明了其拥有较好的抗水损害能力，另外，其析漏损失和肯塔堡飞散率均比较小，这也说明了其具有较好的整体强度和良好的耐久性能。该钢渣透水沥青混合料拓展了钢渣在沥青路面中的应用途径，可作为主路表层应用于城市市政道路、二级道路等，降低了其对天然石料的需求，有利于保护地质环境，并实现工业废弃物的高附加值再利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的发明内容作进一步阐明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明的限定。
实施例1
准备19-13.2mm、13.2-9.5mm、9.5-4.75mm三种级配规格的钢渣颗粒粗集料以及4.75-0mm的石灰石颗粒细集料，进行备用；
以集料总重量为100份计，依次称取19-13.2mm的集料15份、13.2-9.5mm的集料27份、9.5-4.75mm的集料44份、4.75-0mm的集料11份，并与3份石灰石矿粉进行混合后，在180℃烘箱中烘干至恒重后，倒入拌合设备中，并加入0.3份聚脂纤维均匀拌和90s，然后再加入5份的SBS改性沥青，均匀拌和90s而得。
上述钢渣为武汉钢铁公司转炉渣在自然条件下陈化三年后制得，其表观相对密度在3.300-3.400g/cm3之间；游离氧化钙含量在1.0-1.5％之间；在60℃热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2％；所述石灰石颗粒的表观相对密度在2.600-2.800g/cm3之间；所述的石灰石矿粉的粒度分布为：0.6mm通过率为100％，0.15mm通过率为95-100％，0.075mm通过率为90-100％；所述的聚脂纤维平均长度为6mm，相对密度在1.320-1.400g/cm3之间；所述的SBS改性沥青是将70号道路石油沥青加热至160℃，按照每100重量份沥青需要3重量份SBS改性剂的用量向其中添加SBS改性剂，搅拌30min，使用高速剪切仪以19200转/min的转速剪切2h得到。
实施例2
准备粒径范围在19-13.2mm、13.2-9.5mm、9.5-4.75mm的钢渣颗粒粗集料和粒径范围在4.75-0mm的石灰石颗粒细集料，进行备用；
以集料总重量为100份计，依次称取19-13.2mm的集料16份、13.2-9.5mm的集料26份、9.5-4.75mm的集料43份、4.75-0mm的集料13份，并与2份的石灰石矿粉进行混合后，在180℃烘箱中烘干至恒重后，倒入拌合设备中，并加入0.2份的聚脂纤维均匀拌和90s，然后再加入4.4份的SBS改性沥青，均匀拌和90s而得。
上述钢渣为武汉钢铁公司转炉渣在自然条件下陈化三年后制得，其表观相对密度在3.300-3.400g/cm3之间；游离氧化钙含量在1.0-1.5％之间；在60℃热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2％；所述石灰石颗粒的表观相对密度在2.600-2.800g/cm3之间；所述的石灰石矿粉的粒度分布为：0.6mm通过率为100％，0.15mm通过率为95-100％，0.075mm通过率为90-100％；所述的聚脂纤维平均长度为6mm，相对密度在1.320-1.400g/cm3之间；所述的沥青为SBS改性沥青。
实施例3
准备粒径范围在19-13.2mm、13.2-9.5mm的钢渣颗粒粗集料和粒径范围在9.5-4.75mm、4.75-0mm的石灰石颗粒粗集料，进行备用；
以集料总重量为100份计，依次称取19-13.2mm的集料15份、13.2-9.5mm的集料28份、9.5-4.75mm的集料43份、4.75-0mm的集料11份，并与3份的石灰石矿粉进行混合后，在180℃烘箱中烘干至恒重后，倒入拌合设备中，并加入0.4份的聚脂纤维均匀拌和90s，然后再加入4.2份的SBS改性沥青，均匀拌和90s而得。
上述钢渣为武汉钢铁公司转炉渣在自然条件下陈化三年后制得，其表观相对密度在3.300-3.400g/cm3之间；游离氧化钙含量在1.0-1.5％之间；在60℃热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2％；所述石灰石颗粒的表观相对密度在2.600-2.800g/cm3之间；所述的石灰石矿粉的粒度分布为：0.6mm通过率为100％，0.15mm通过率为95-100％，0.075mm通过率为90-100％；所述聚脂纤维平均长度为6mm，相对密度在1.320-1.400g/cm3之间；所述的沥青为SBS改性沥青，它是将70号道路石油沥青加热至160℃，按照每100重量份沥青需要3重量份SBS改性剂的用量向其中添加SBS改性剂，搅拌30min，使用高速剪切仪剪切得到的。
对比例
准备粒径范围在19-13.2mm、13.2-9.5mm、在9.5-4.75mm和4.75-0mm的石灰石颗粒，进行备用；
以集料总重量为100份计，依次称取19-13.2mm的集料15份、13.2-9.5mm的集料28份、9.5-4.75mm的集料43份、4.75-0mm的集料11份，并与3份的石灰石矿粉进行混合后，在180℃烘箱中烘干至恒重后，倒入拌合设备中，并加入0.3份的聚脂纤维均匀拌和90s，然后再加入4份的SBS改性沥青，均匀拌和90s而得。
上述的石灰石矿粉的粒度分布为：0.6mm通过率为100％，0.15mm通过率为95-100％，0.075mm通过率为90-100％。所述聚脂纤维平均长度为6mm，相对密度在1.320-1.400g/cm3之间；所述SBS改性沥青是将70号道路石油沥青加热至160℃，按照每100重量份沥青需要3重量份SBS改性剂的用量向其中添加SBS改性剂，搅拌30min，使用高速剪切仪以19200转/min的转速剪切2h得到。
上述各实施例中的钢渣透水沥青混合料的性能见表1。
表1各实施例及对比例中钢渣透水沥青混合料的性能
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
最佳油石比(％) 5.0 4.4 4.2 4.0
马歇尔稳定度(KN) 16.4 14.3 15.6 13.4
空隙率(％) 20.4 21.3 19.8 19.18
析漏损失(％) 0.17 0.04 0.08 0.24
肯塔堡损失(％) 11.6 11.2 11.8 13.5
由表1可知：本发明各实施例的钢渣透水沥青混合料的空隙率均在18-25％之间，满足我国公路沥青路面施工技术规范的要求。且与对比例相比，本发明的钢渣透水沥青混合料表现出较高的马歇尔稳定度，这说明了其具有较好的抗水损害能力。同时，其析漏损失和肯塔堡飞散率均小于对比例中全部采用石灰石得到的透水沥青混合料，这说明了其具有较好的整体强度和良好的耐久性能。

Claims (4)

1.一种钢渣透水沥青混合料，其特征在于：它由集料、纤维稳定剂和沥青配比而成，其中：所述的纤维稳定剂按重量百分比计为集料的0.2-0.4%，所述的沥青按重量百分比计为集料的4-5%，所述的集料由粗集料、细集料和填料组成，所述的粗集料为钢渣或钢渣和石灰石的混合物，粒度由19-13.2mm、13.2-9.5 mm、9.5-4.75 mm三种级配规格组成，所述的细集料为石灰石，粒度为4.75-0 mm，按重量百分比计，所述的集料中各组分的含量依次为：19-13.2mm的集料15-17%、13.2-9.5 mm的集料26-29%、9.5-4.75 mm的集料43-45%、4.75-0 mm的集料11-13%，填料2-4%，所述钢渣的表观相对密度在3.300-3.400 g/cm3之间；游离氧化钙含量在1.0-1.5%之间；在60℃热水里浸泡120 h体积膨胀率不大于2%；所述的纤维稳定剂为聚脂纤维，所述的聚酯纤维平均长度为6mm，相对密度在1.320-1.400 g/cm3之间；所述的沥青为SBS改性沥青，所述的SBS改性沥青是将70号道路石油沥青加热至150-170℃，按照每100重量份沥青需要3重量份SBS改性剂的用量向其中添加SBS改性剂，搅拌，使用高速剪切仪剪切得到。
2.根据权利要求1所述的钢渣透水沥青混合料，其特征在于：所述粗集料中19-13.2mm、13.2-9.5 mm和9.5-4.75 mm规格的集料均为钢渣。
3.根据权利要求1所述的钢渣透水沥青混合料，其特征在于：所述石灰石细集料的表观相对密度在2.600-2.800 g/cm3之间。
4.根据权利要求1所述的钢渣透水沥青混合料，其特征在于：所述的填料为石灰石矿粉，其粒度分布为：0.6 mm通过率为100%，0.15 mm通过率为95-100%，0.075mm通过率为90-100%。
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