浅谈高炉矿渣用于沥青混凝土路面面层的应用探索

2019-09-24孙建国陈玉洁王秋周琰

居业 2019年5期

孙建国　陈玉洁　王秋　周琰

[摘要]总结了国内外将高炉矿渣应用于沥青混凝土的现状，重点探讨了高炉矿渣用于沥青混凝土路面面层的应用，通过对高炉矿渣用于沥青混凝土的合成设计及室内试验，得到合成料的高温稳定性，力学指标和疲劳性能等技术指标，用于指导下一步工程顺利进行。

[关键词]高炉矿渣;沥青混凝土;路面文章编号：2095-4085（2019）05-0128-02

随国家经济的发展，公路承担的交通任务也逐步加大，对公路量质及周期成本等方面提出了更为严峻的考验。公路的快速建设势必需求大量的石料等不可再生资源，而新石料的开采除了本身的高能耗和大气污染外还会导致森林植被减少，水土流失等严重的生态环境破坏。故从生态环境保护和降低成本双重考虑，废弃物再利用于新建道路中是必然发展之路。其中高炉矿渣做道路粗骨料可替代性强，可以缓解天然资源的开发，节省挖掘时所用的能源，大幅降低建设成本，以1000km新建高速公路计算，仅面层就可节约新石料约800万t。

1 国内外相关领域技术发展水平和趋势

在过去数十年间，国内外许多科研机构，主管部门和领域专家对废弃物在沥青道路中的应用进行了广泛而大量的研究，其中卓有成效且使用量较大的是旧沥青路面回收料和高炉矿渣。前苏联科学家A·M·Bory等在上世纪70年代就对磷矿渣用于沥青混凝土进行研究，研究证明利用磷矿渣完全可以修建经久耐用的沥青混凝土路面。国内孙长新等前辈也在1994年在高炉重矿渣在沥青混凝土路面中的应用研究中指出，重矿渣用于中等交通沥青面层是可行的，甚至其力学性能，高温稳定性及耐久性在同样级配条件下比石灰沥青混凝土要好，并认为重矿渣用于沥青混凝土路面层具有显著的社会及经济效益。最近几年，覃琳，李江华等对高炉炉渣作为骨料对沥青道路低温性能的影响做了专门研究，认为高炉炉渣作为骨料能满足沥青路面的低温性能要求。梁涛，刘小艳等对工业废渣在沥青混凝土中的应用研究中表明工业废渣用于沥青混凝土中具有很好的环境效益和经济效益，发展前景广阔。孟群等也对低吸水率致密高炉渣粗骨料的混凝土适用性进行了评价，认为采用致密高炉渣粗骨料的混凝土，在新浇性状及强度方面均不逊色于采用天然粗骨料的混凝土。综上所述，國内外对高炉矿渣在沥青道路中的应用方面已有大量的研究，但同时也存在不同程度的问题。（1）对新材料的研究和应用重视程度不够;（2）材料自身质量参差不齐，生产和应用过程质量意识薄弱。（3）质量控制和评价体系有待完善。解决这些问题，尽早开展新材料，新技术的研究和应用，增强材料应用的质量控制意识，建立可行的质量评价体系，是改善本行业相关问题的必然趋势。

2 方案设计与实施

针对上述存在的问题，本文依托实际应用工程项目，进行了方案设计及室内试验，并以阶段性成果分享探讨。

2.1 矿渣的稳定性分析

抽样选取代表性高炉矿渣样品，与石灰石进行比对实验，并通过浸水，蒸压等试验测试其稳定性。

2.2 混合料的配合比试验

该试验包括（1）配伍性集料及矿粉优选（石粉与粉煤灰对比）、（2）表面层沥青混合料用改性沥青优选（粘附性试验）、（3）混合料配合比设计（高炉矿渣掺量按20%，40%，60%，80%）。结合掺量研究结果，对有效配比进行级配优化，以提高混合料的高温性能，低温性能，抗水损害能力以及表面层功能等。

2.3 合成混合料高温稳定性，力学指标和疲劳性能检测

对合成混合料进行车辙试验，标准马歇尔试验，浸水马歇尔或冻融劈裂试验，低温抗开裂性能及弯曲梁流变实验（BBR）等。

3 实验结果

（1）通过对高炉炉查用于路面面层沥青混合料配合比设计进行优化，确定了各项检测参数，提出合成料相应的评价指标，如高温稳定性，低温抗裂性能，力学指标和疲劳性能。

（2）对合成料的配伍性集料，矿粉，改性沥青进行了优选，并以使用环境条件为依据，按20%，40%，60%，80%高炉矿渣掺量进行进行配合比优化设计，数据表明40%高炉矿渣掺量下，混合料具备良好的高，低温性能，力学性能和抗水损害能力。

4 结语