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SMA-5钢渣沥青混合料抗滑性能研究
| 论文题名： | SMA-5钢渣沥青混合料抗滑性能研究 |
| 关键词： | 沥青混合料;道路工程;钢渣;路用性能;抗滑性能 |
| 摘要： | 路面抗滑性能是影响交通安全最重要的因素之一，良好的抗滑性能可为车辆轮胎提供足够的摩擦力，从而减少交通事故的发生。对于沥青路面表层而言，覆盖在集料表面的沥青膜因车辆轮胎作用而不断磨损后，路表抗滑性能很大程度上由集料特性决定。为保证行车安全，一般要求路表使用耐磨性能优良的集料。钢渣是炼钢过程中产生的工业废渣，具有强度高、质地坚硬、耐磨耗等优点，是一种“放错了地方的资源”，更是潜在的优质路用抗滑集料。 本文引入钢渣作为耐磨集料，采用三轮加速磨光仪与摆式摩擦系数测定仪测试了钢渣的长期抗磨光性能，并与花岗岩、玄武岩、石灰岩集料进行对比，通过3D彩色激光显微镜获取集料表面微观形貌，从微观粗糙度角度对集料磨光演化行为进行表征，从矿物组成角度对钢渣耐磨作用机理进行阐释。基于不同集料差异磨光原理，探究路面抗滑表层用钢渣/天然集料的混掺设计方法，系统评价SMA-5钢渣沥青混合料的路用性能。利用三轮加速磨光仪（自主研制）、动态摩擦系数仪（DFT）与路面纹理激光扫描仪（AMES）等表征钢渣沥青混合料经多次磨光作用后抗滑性能衰减规律及表面三维形貌演化过程。基于此，建立SMA-5钢渣沥青混合料长期抗磨光性能预估模型，并探究钢渣沥青混合料抗滑表层长期抗磨光性能演化规律及其与耐磨集料抗磨光性能之间的关系。 研究结果表明：与天然集料相比，钢渣的磨光值和微观粗糙度评价指标Rq的衰减程度最小，表现出最优的长期抗磨光性能；钢渣高硬度的矿物成分（RO相）与复杂的矿物组成是钢渣保持良好抗磨光性能与丰富微观纹理的主要原因；基于集料差异磨光原理，开展了路面抗滑表层用钢渣/石灰岩集料的混掺设计，当遴选小粒径钢渣等体积替代相应粒径石灰岩集料后，沥青混合料的高温稳定性与水稳定性随钢渣掺量增加先升后降，但对混合料的低温抗裂性影响不大。钢渣沥青混合料的长期抗滑性能随钢渣掺量的增加亦先升后降；当钢渣掺量为50%时，钢渣沥青混合料能够最大程度发挥集料差异磨光效应，相较于石灰岩沥青混合料，钢渣沥青混合料的μ40终值损失率下降了59.78%，μ40衰减速率下降了57.90%。集料磨光值与沥青混合料抗滑表层摩擦系数衰减速率的皮尔森相关系数大于0.95，具有很强的相关性。研究成果可为进一步拓宽钢渣“固废利用”途径、改善沥青路面表层抗滑耐久性提供重要参考。 |
| 作者： | 冯宝珠 |
| 专业： | 材料科学与工程 |
| 导师： | 熊锐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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