鋼渣瀝青混凝土的制備、性能與應(yīng)用研究.pdf

1、鋼渣作為世界上產(chǎn)量最大的固體廢棄物之一，其環(huán)保處置與資源化屬當(dāng)今世界上最熱門的研究熱點之一。在我國公路的蓬勃發(fā)展的背景下，鋼渣在瀝青混凝土中的應(yīng)用技術(shù)將使鋼渣資源有望得到大量合理的利用。這也將是資源化鋼渣的新突破點。
　　 基于以上背景，本文以完善鋼渣資源的“梯度利用技術(shù)”為目的，研究了鋼渣及其瀝青混凝土的組成、結(jié)構(gòu)與性能。采用XRD、掃描電鏡、X射線熒光光譜、電子探針顯微鏡、差示掃描量熱儀及壓汞儀等精密儀器研究了鋼渣集料的物化

2、特性:首次確定了鋼渣集料吸熱特征，指出導(dǎo)致鋼渣熱料產(chǎn)量驟降的主因是鋼渣表面的雜質(zhì)而非鋼渣比熱容過大，并提出了提升鋼渣熱料產(chǎn)量的解決方案;驗證了鋼渣對環(huán)境的無毒性及良好的熱穩(wěn)定性;證明了鋼渣具有多孔集料特性。采用瀝青浸漬法發(fā)現(xiàn)鋼渣對瀝青的吸收具有延時效應(yīng)，且吸收速率隨著時間逐漸減小;鋼渣對瀝青的最終吸收量約是瞬時吸收量的2倍，由此發(fā)展的鋼渣瀝青混合料瀝青損耗預(yù)測模型與實驗結(jié)果相關(guān)性良好?；谇蝮w模型修正了鋼渣集料的比表面積因子，發(fā)現(xiàn)鋼渣比

3、表面積系數(shù)要顯著小于現(xiàn)行規(guī)范JTG F40-2004中的規(guī)定值;同時提出了鋼渣瀝青混凝土集料瀝青膜厚度計算方法。
　　 根據(jù)流變學(xué)原理研究了鋼渣瀝青混合料的路用性能。動態(tài)蠕變實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度主導(dǎo)著鋼渣瀝青混合料永久變形行為。永久變形可以顯著地分為三階段并可以用流變?nèi)A段模型模擬。四點彎曲實驗結(jié)果顯示0℃時鋼渣瀝青料的低溫疲勞壽命優(yōu)于同類型的玄武巖瀝青混合料。
　　 基于鋼渣與瀝青的界面特性研究了鋼渣瀝青混凝土的水穩(wěn)性及其

4、加速水損害機理。首先采用拉拔實驗研究了鋼渣與瀝青的界面粘結(jié)性能，發(fā)現(xiàn)鋼渣與瀝青的粘結(jié)力及斷裂能均優(yōu)于玄武巖及花崗巖。DCSEf、動態(tài)模量主曲線以及疲勞壽命等實驗結(jié)果從粘彈力學(xué)、現(xiàn)象學(xué)及能量等角度證實鋼渣瀝青混合料具有良好的水穩(wěn)性能。設(shè)計了全新的瀝青混合料動水損害實驗，結(jié)果顯示水損害后鋼渣瀝青混合料的疲勞壽命仍然優(yōu)于玄武巖瀝青混合料。動態(tài)模量主曲線顯示經(jīng)過三次凍融后鋼渣瀝青混合料在高頻部分的動態(tài)模量下降顯著。最后研究了鋼渣表面物質(zhì)及鋼渣水

5、化進程，揭示出鋼渣瀝青混凝土獨特的加速水損害起因在于水化硅酸鈣、氫氧化鈣及結(jié)晶硫酸鈣等鈣類物質(zhì)在鋼渣與瀝青界面處的生成;這也是鋼渣瀝青混凝土在潮濕環(huán)境中的主要破壞方式。
　　 鋼渣的附屬產(chǎn)物—鋼渣球磨尾渣作為無機抗剝落劑使瀝青混合料的劈裂抗拉強度提高了10％以上。采用紅外吸收光譜及等效半徑模型證實包括鋼渣球磨尾渣在內(nèi)的填料與瀝青間的反應(yīng)僅限于物理吸附而非化學(xué)反應(yīng);鋼渣球磨尾渣表現(xiàn)出較大的等效半徑，說明其有較強的瀝青吸附活性。