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原文传递钢渣在沥青混合料中的应用研究

论文题名：	钢渣在沥青混合料中的应用研究
关键词：	沥青混合料;粗钢渣;细钢渣;路用性能;体积稳定性
摘要：	中国每年会产生大量的钢渣，不但占用土地资源，还会破坏生态环境，因此有效地利用好钢渣，对资源再生和道路工程绿色发展具有重要的意义。　　本研究首先通过试验对粗粒径钢渣、细粒径钢渣的基本性能进行研究，并根据钢渣自身特性对钢渣应用于沥青混合料中的适用情况加以探讨；通过试验研究AC-10钢渣沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和体积稳定性表现，分析粗粒径、细粒径两种不同类型钢渣和不同的钢渣掺量对路用性能的影响差异及影响机理，从而给出掺配量等建议；在宏观试验结果的基础上利用灰色关联度分析法对集料基本性能与沥青混合料路用性能之间的关联程度进行研究，旨在通过集料的性能对钢渣沥青混合料的应用提供技术参考依据；对钢渣沥青混合料的膨胀性进一步研究，并利用MATLAB软件工具建立预估模型，对钢渣在沥青混合料中的膨胀性进行进一步探究，得到“钢渣膨胀率-钢渣掺量-混合料膨胀率”的三维曲面图，能够通过钢渣自身膨胀率数值及钢渣掺量得到钢渣沥青混合料的膨胀率的预估值，以求获得钢渣在沥青混合料中更好的应用方式，充分在道路工程中利用好钢渣。　　结果表明：（1）粗、细钢渣的掺入对沥青混合料的高温稳定性和水稳定性有明显的提升效果，且均呈现出先增加后降低的趋势。在同掺量下，粗钢渣沥青混合料的高温性能和水稳定性能表现均要优于细钢渣沥青混合料。（2）粗钢渣沥青混合料的低温抗裂性和体积稳定性都随钢渣掺量的增加而逐渐降低，但细钢渣沥青混合料的低温抗裂性能随着钢渣掺量的增加而逐渐升高。（3）体积稳定性方面，粗、细钢渣掺量与体积稳定性均成反比，但在相同的钢渣掺量下，粗钢渣沥青混合料的膨胀率要低于细钢渣沥青混合料。（4）宝钢滚筒钢渣生产工艺良好，性能指标较高，细钢渣在36%掺量以内时，沥青混合料的路用性能表现均能符合规范要求，但高温稳定性在54%掺量时已临近规范要求最低值，而水稳定性能已不满足规范要求。故推荐沥青混合料的细钢渣掺量在36%以内，最佳掺量为18%；粗钢渣掺量在54%以内的沥青混合料，其路用性能均满足规范要求，当粗钢渣掺量为36%时，对各项路用性能提升效果最大。故推荐沥青混合料的粗钢渣掺量在54%以内，最佳掺量为36%，而混掺钢渣的利用范围更大，在54%以内所有路用性能均能满足，且具有更进一步提升掺量范围的潜力。（5）通过灰色关联度分析发现集料的压碎值对混合料高温性能的关联度最大，平均关联度为0.74；磨耗值对混合料的残留稳定度影响最大，平均关联度为0.84，且对混合料的低温抗裂性能的影响同样最大，平均关联度为0.82；吸水率和CaO含量对混合料的水稳定性能关联度最大，平均关联度分别为0.80和0.69。（6）36%以内的细钢渣掺量、54%以内的粗钢渣和粗细混掺钢渣掺量均能满足沥青混合料规范要求的浸水3天膨胀率≤1.5%；通过提高沥青对钢渣骨料的抗剥落性能够在一定程度上减少混合料的体积膨胀性，但在较为恶劣的条件下或在长期的路面服役条件下并不能达到满意的结果，因此在使用钢渣前应尽量做好陈化等预处理，以加大钢渣代替天然骨料在道路工程中的利用效率。
作者：	张霄涵
专业：	建筑与土木工程
导师：	宋旭艳;孙保金
授予学位：	硕士
授予学位单位：	苏州科技大学
学位年度：	2022