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钢渣沥青混合料的制备与性能研究
| 论文题名： | 钢渣沥青混合料的制备与性能研究 |
| 关键词： | 道路工程材料;钢渣沥青混合料;制备工艺;路用性能 |
| 摘要： | 钢渣是炼钢的副产物。我国是钢铁工业生产第一大国，每年的钢渣的产量超过一亿吨，但利用率却在25％以下。另一方面，我国道路建设事业迅猛发展的同时，对优质的道路工程材料的需求也在日益增长。而通过适当工艺成型的钢渣，其几何形状与力学性能与轧制碎石相似，并具有坚硬、表面粗糙和耐磨等特点，具有代替天然石料成为优质沥青混合料集料的潜能。因此，在沥青混合料面层中采用钢渣替代天然集料，一方面可以提高路面质量，另一方面蕴藏着不可估量的社会、经济和环境效益。 本文围绕南京钢铁联合有限公司的钢渣，研究了利用钢渣作为粗集料制备沥青混合料。依次研究了钢渣集料的特性、钢渣沥青混合料的设计和制备方法、钢渣沥青混合料的基本路用性能、级配优化设计和实际工程应用问题。 首先，结合成渣工艺对钢渣的物理力学特性、化学组成和微观结构进行了研究，具体包括:通过讨论天然级配、密度、吸水率等分析了钢渣的物理性质;通过压碎值和磨耗值分析了其力学特性;通过电子显微镜扫、能图分析和X光衍射扫描分析得到钢渣集料的电镜照片、能图图谱和X射线衍射图谱，并分析了钢渣的微观形貌、元素组成、化学成分和晶体结构特点。为了保证设计的混合料与制备的混合料级配一致，提出了正确的密度换算方法，并进行了验证;采用沥青浸渍法实测了钢渣的有效密度和沥青吸收系数;在此基础上设计并制备了AC-13与SMA-13两种常见的级配的钢渣粗集料沥青混合料，并确定了最佳沥青用量。接着采用与普通沥青混合料对比的形式，进行了混合料性能研究:结合贯入实验、车辙实验评价钢渣沥青混合料的高温性能;通过动态模量实验研究了钢渣沥青混合料的“时温”特性，采用低温小梁弯曲蠕变实验评价混合料的低温性能;结合冻融劈裂实验、浸水马歇尔试验、钢渣沥青混合料的体积膨胀率实验和小梁的线性膨胀率实验评价混合料的水稳定性和膨胀特性;通过测定混合料构造深度、摆值和动态摩擦系数评价混合料的抗滑性能。接下来为讨论造成钢渣沥青混合料高温稳定性差异的机理，采用测量休止角和图像处理的方法，进一步对比分析了钢渣与其他集料的几何特性区别，评价集料的棱角性;在此基础上，进行级配优化设计，先通过集料的贯入实验确定控制筛孔通过率和粗细集料比例，再以高温性能为评价指标进行进一步的级配优化调整。最后，模拟了实际工程中的烘干筒中集料的烘干过程，得到烘干曲线并讨论施工中对钢渣烘干的要求，用Abaqus模拟了实际施工过程与使用阶段钢渣沥青混合料的温度场，并讨论了施工中对碾压时间的控制。 |
| 作者： | 牛哲 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 赵永利 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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