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原文传递钢渣膨胀抑制方法及其沥青混合料路用性能研究

论文题名：	钢渣膨胀抑制方法及其沥青混合料路用性能研究
关键词：	钢渣;疏水涂层;膨胀性;沥青混合料;路用性能
摘要：	钢渣是炼钢所产生的附属产物，也是一种工业废渣。大量钢渣被堆放在空地上，浪费土地资源的同时，还会对环境造成严重的污染。将钢渣代替部分天然矿石掺入到沥青混合料中，可有效缓解天然石料消耗，亦是解决钢渣污染环境的一条重要途径。由于钢渣内含有大量游离态氧化钙，其遇水后发生水化反应，使钢渣的活性物质体积增长近100%，因此钢渣在道路工程应用中存在膨胀破坏隐患。鉴于此，本研究采用丙烯酸酯乳液与水泥配制疏水改性涂料，对钢渣进行疏水处理，并通过改性钢渣基本性能研究，评价该表面改性处理方法对钢渣膨胀性改善情况。基于此，研究不同改性钢渣掺量对沥青混合料路用性能影响，以期推动钢渣在道路工程中的高效利用。　　首先，针对钢渣膨胀性问题，选取聚合物水泥防水涂料用作钢渣表面疏水改性材料，并通过改性钢渣浸水膨胀率、吸水率、高温稳定性、与沥青的粘附性能试验，评价该疏水涂料对钢渣基本性能的改善情况。结果表明，聚合物水泥防水涂料在钢渣表面形成一层致密的疏水涂膜，阻隔水与钢渣接触，从而抑制钢渣膨胀，且在聚灰比为1:1.4时，各档改性钢渣的最终浸水膨胀率达到最小；利用X射线能谱仪（EDS）和扫描电镜（SEM）对钢渣试样表面进行观测，揭示其改性前后形貌与化学成分变化情况。结果表明，疏水涂料能有效填补钢渣表面的微空隙和裂纹，降低钢渣表面活性物质含量。　　随后，通过体积替换法进行混合料配合比设计，确定掺入不同改性钢渣掺量的五种钢渣沥青混合料最佳油石比。结果表明：改性钢渣掺量为0%～100%的沥青混合料最佳油石比分别为：4.9%、5.0%、5.2%、5.2%、5.3%。　　紧接着，通过体积稳定性试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验分析钢渣掺量对沥青混合料水稳定性能的影响。结果表明，经聚合物水泥防水涂料的改性后，改性钢渣沥青混合料的抗水损害能力优于普通钢渣沥青混合料，但仍小于玄武岩沥青混合料的抗水损害能力；采用高温车辙试验研究钢渣沥青混合料高温稳定性。结果表明，沥青混合料动稳定度值在钢渣掺量50%的情况下达到最高，即钢渣的掺入可有效抑制沥青路面的高温病害；此外，不同钢渣掺量、钢渣改性与否对沥青混合料低温抗裂的影响不显著；通过摆式摩擦系数测试仪对改性钢渣沥青混合料进行抗滑性能测试分析，并结合课题组自主研发的轮胎-路面动态摩擦测试系统(TDFA)，对掺改性钢渣沥青混合料的抗滑性能衰变趋势进行分析。结果表明，与玄武岩沥青混合料相比，掺改性钢渣沥青混合料的抗滑摆值及摩擦系数均有明显提升，且随着改性钢渣集料掺量增加，摩擦系数整体呈现上升趋势。在整个磨耗周期内，由于钢渣的耐磨性优于玄武岩集料，其摩擦系数的衰减速度相比玄武岩沥青混合料明显减小，这说明钢渣沥青混合料的抗滑、耐久性好。上述研究成果为该类绿色环保型沥青路面的推广提供一定的试验数据和施工依据，具有一定经济、社会及环境效益。
作者：	张强
专业：	交通运输
导师：	余苗
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023