鋼渣瀝青混凝土的制備、性能與應(yīng)用研究.pdf

1、鋼渣作為世界上產(chǎn)量最大的固體廢棄物之一，其環(huán)保處置與資源化屬當(dāng)今世界上最熱門的研究熱點之一。在我國公路的蓬勃發(fā)展的背景下，鋼渣在瀝青混凝土中的應(yīng)用技術(shù)將使鋼渣資源有望得到大量合理的利用。這也將是資源化鋼渣的新突破點。
　　 基于以上背景，本文以完善鋼渣資源的“梯度利用技術(shù)”為目的，研究了鋼渣及其瀝青混凝土的組成、結(jié)構(gòu)與性能。采用XRD、掃描電鏡、X射線熒光光譜、電子探針顯微鏡、差示掃描量熱儀及壓汞儀等精密儀器研究了鋼渣集料的物化

2、特性:首次確定了鋼渣集料吸熱特征，指出導(dǎo)致鋼渣熱料產(chǎn)量驟降的主因是鋼渣表面的雜質(zhì)而非鋼渣比熱容過大，并提出了提升鋼渣熱料產(chǎn)量的解決方案;驗證了鋼渣對環(huán)境的無毒性及良好的熱穩(wěn)定性;證明了鋼渣具有多孔集料特性。采用瀝青浸漬法發(fā)現(xiàn)鋼渣對瀝青的吸收具有延時效應(yīng)，且吸收速率隨著時間逐漸減小;鋼渣對瀝青的最終吸收量約是瞬時吸收量的2倍，由此發(fā)展的鋼渣瀝青混合料瀝青損耗預(yù)測模型與實驗結(jié)果相關(guān)性良好?；谇蝮w模型修正了鋼渣集料的比表面積因子，發(fā)現(xiàn)鋼渣比

3、表面積系數(shù)要顯著小于現(xiàn)行規(guī)范JTG F40-2004中的規(guī)定值;同時提出了鋼渣瀝青混凝土集料瀝青膜厚度計算方法。
　　 根據(jù)流變學(xué)原理研究了鋼渣瀝青混合料的路用性能。動態(tài)蠕變實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度主導(dǎo)著鋼渣瀝青混合料永久變形行為。永久變形可以顯著地分為三階段并可以用流變?nèi)A段模型模擬。四點彎曲實驗結(jié)果顯示0℃時鋼渣瀝青料的低溫疲勞壽命優(yōu)于同類型的玄武巖瀝青混合料。
　　 基于鋼渣與瀝青的界面特性研究了鋼渣瀝青混凝土的水穩(wěn)性及其

4、加速水損害機(jī)理。首先采用拉拔實驗研究了鋼渣與瀝青的界面粘結(jié)性能，發(fā)現(xiàn)鋼渣與瀝青的粘結(jié)力及斷裂能均優(yōu)于玄武巖及花崗巖。DCSEf、動態(tài)模量主曲線以及疲勞壽命等實驗結(jié)果從粘彈力學(xué)、現(xiàn)象學(xué)及能量等角度證實鋼渣瀝青混合料具有良好的水穩(wěn)性能。設(shè)計了全新的瀝青混合料動水損害實驗，結(jié)果顯示水損害后鋼渣瀝青混合料的疲勞壽命仍然優(yōu)于玄武巖瀝青混合料。動態(tài)模量主曲線顯示經(jīng)過三次凍融后鋼渣瀝青混合料在高頻部分的動態(tài)模量下降顯著。最后研究了鋼渣表面物質(zhì)及鋼渣水

5、化進(jìn)程，揭示出鋼渣瀝青混凝土獨特的加速水損害起因在于水化硅酸鈣、氫氧化鈣及結(jié)晶硫酸鈣等鈣類物質(zhì)在鋼渣與瀝青界面處的生成;這也是鋼渣瀝青混凝土在潮濕環(huán)境中的主要破壞方式。
　　 鋼渣的附屬產(chǎn)物—鋼渣球磨尾渣作為無機(jī)抗剝落劑使瀝青混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度提高了10％以上。采用紅外吸收光譜及等效半徑模型證實包括鋼渣球磨尾渣在內(nèi)的填料與瀝青間的反應(yīng)僅限于物理吸附而非化學(xué)反應(yīng);鋼渣球磨尾渣表現(xiàn)出較大的等效半徑，說明其有較強(qiáng)的瀝青吸附活性。