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原文传递钢渣透水沥青混合料性能研究

论文题名：	钢渣透水沥青混合料性能研究
关键词：	钢渣透水沥青混合料;透水沥青路面;路用性能;透水性能;微观机理
摘要：	透水沥青路面能够迅速吸收并下渗降雨，减少路面水膜厚度，既可以提高行车安全性，又可以降低车辆行驶噪声，还可以补充城市地下水，增强城乡气候韧性，从而在“海绵城市”建设进程中得到广泛应用。透水沥青混合料以粗集料为主，集料间接触面积小，对优质石料需求更高。在绿色低碳新发展理念的背景下，为了保护生态环境，减少对自然环境的破坏，减少使用天然石料，倡导对工业废料和废旧材料的循环再生利用。与此同时，我国是钢铁产业大国，钢渣作为炼钢过程中的副产品，排放规模巨大，集中废弃堆放不仅占用大量土地资源，而且会污染环境。但由于钢渣具有强度高、硬度大、磨耗性低、与沥青黏附性好的优良性质，经过适当加工处理，就能成为良好的替代集料。采用钢渣集料，制备钢渣透水沥青混合料（SteelSlagPorousAspahltMixture，简称SSPA），既可以满足透水沥青路面的结构力学和排水要求，又可以解决钢渣堆放引发的环境污染和资源浪费问题，还可以减少对天然优质石料的依赖。因此，研究钢渣应用于透水沥青混合料的方法与路用性能有较好的现实意义。论文研究了钢渣透水沥青混合料原材料的技术指标，研究了钢渣透水沥青混合料中沥青与钢渣集料的交互作用能力与机理，研究了钢渣透水沥青混合料的制备工艺，研究了钢渣透水沥青混合料的配合比设计方法，并研究了钢渣透水沥青混合料的路用性能。　　首先，论文研究了钢渣透水沥青混合料原材料的性能。论文研究钢渣透水沥青混合料原材料的物理力学性能，并重点通过X射线荧光光谱试验、压碎和击碎试验、浸水膨胀性试验、热分析试验、沥青浸渍试验对钢渣集料的化学组成、力学性能、体积膨胀性、热学性能、沥青吸收特性进行研究。　　其次，论文研究了钢渣透水沥青混合料中沥青与钢渣集料的交互作用能力与机理。论文通过流变试验、傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对沥青胶浆和沥青混合料界面进行测试，对比分析了钢渣集料与天然玄武岩集料分别与沥青交互作用的差异。　　然后，论文研究了钢渣透水沥青混合料的制备工艺。按照固定的矿料配合比和沥青用量，成型细粒式钢渣透水沥青混合料（SSPA-13）并测定其试件的体积指标、飞散损失、动稳定度，研究拌和时间、拌和温度、成型温度、成型次数和成型工艺对SSPA-13体积特性与路用性能的影响，并确定主要制备参数。　　再次，论文研究了钢渣透水沥青混合料的配合比设计方法。论文采用体积替换方式对SSPA-13级配进行了修正，并根据目标空隙率确定矿料级配。通过设计4因素3水平正交试验，研究粗钢渣掺量、TPS用量、聚酯纤维用量以及名义油石比对SSPA-13路用性能和体积指标的影响程度及变化规律，并确定各项材料推荐配比。根据析漏与飞散试验，进一步确定钢渣透水沥青混合料的最佳油石比。　　最后，论文研究了钢渣透水沥青混合料的路用性能。论文以粗集料采用钢渣的粗钢渣透水沥青混合料和集料全部采用钢渣的全钢渣透水沥青混合料为试验组，以玄武岩透水沥青混合料（BasultPorousAspahltMixture，简称BSPA）为对照组，研究了透水沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性能、抗飞散性能、动态模量特性、体积稳定性和透水性能，验证了SSPA-13在路用性能方面的优势。
作者：	宁云峰
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	陈小兵
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2022