水泥-石灰-磷石膏固化赤泥的路用基层性能

基于磷石膏硫激发作用水泥-石灰固化赤泥,开展了固化赤泥无侧限抗压强度、抗劈裂、抗回弹力学性能和干湿、冻融耐久性能等路用性能的室内试验,探究了该固化赤泥应用道路基层的可行性。试验结果表明:采用固化剂配比m水泥∶m石灰∶m磷石膏=8∶2∶2的固化赤泥路用基层性能最佳,7 d无侧限抗压强度为4.18 MPa,满足基层强度要求;28 d劈裂强度和回弹模量分别为0.256、1020 MPa;五级干湿和冻融循环后,质量变化率<2%,强度损失指标BDR均在80%以上。压汞试验从微观揭示了磷石膏反应产生的钙矾石,通过填充孔隙(0.1~1μm),增强固化赤泥强度;过量钙矾石使得固化赤泥体积膨胀,产生微裂缝孔隙(1~10μm),强度性能劣化。综合固化赤泥性能试验结果,使用m赤泥∶m水泥∶m石灰∶m磷石膏=100∶8∶2∶2配合比制备的固化赤泥替代传统路面基层材料是可行的,拓宽了赤泥综合利用的途径。

低温等离子体活化氯丁橡胶和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及其复配改性沥青的性能

为提升胶粉改性沥青的性能,以与基质沥青质量比为11/100的氯丁橡胶(CR)和3/100的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)为改性剂制备了改性沥青,采用低温等离子体活化CR/EVA以进一步提升复配改性沥青的性能,研究了单一改性、复配改性和低温等离子体活化复配改性沥青(A-CR/EVA-MA)的路用性能,并使用扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅里叶变换红外光谱分析了各改性沥青的微观机理。结果表明,各改性沥青的路用性能均有提升,总体表现为活化复配改性优于复配改性和单一改性;A-CR/EVA-MA的针入度、软化点、延度、布氏黏度及抗车辙因子较基质沥青分别提升了46%、47%、95%、253%和278%,存储稳定性也得到了进一步提高;低温等离子体活化技术增加了改性剂的比表面积和表面官能团含量,提高了改性剂对沥青中轻质组分的吸附能力,促进了CR和EVA与沥青的紧密结合,有效提升了改性沥青的路用性能。

基于纹理特征的钢渣沥青路面抗滑性能测试与评价

沥青路面的抗滑性能快速下降一直是各国学者高度关注的问题。随着表面纹理逐渐磨损,沥青路面的抗滑性能也持续减弱。为了能更科学地评估和预测路面抗滑性能的衰减,有必要定量地建立起路面纹理和抗滑性能之间的关系。本研究采用了小型加速加载设备、高精度三维扫描设备以及数字图像处理来模拟路面纹理的磨损过程。本研究基于三维纹理特征系统评价了沥青路面的抗滑性能衰减。研究结果显示,英国摆值(BPN)与本研究采用的评价指标三维纹理参数(Sq、Ssk、Vmp、Vmc和Vvc)之间存在着紧密的联系。随着加载次数的增加,BPN和三维纹理参数都呈现出相同的衰减趋势。这些三维纹理参数不仅可以作为评估沥青路面抗滑性能的指标,还能精确地描绘钢渣沥青路面的微观磨损机制。本研究建立的关系将有助于预测路面的抗滑衰减情况,为钢渣沥青路面的路用性能研究提供了有力的技术支持。

钢渣在自愈合路面中的应用

钢渣是炼钢过程中产生的副产品,中国钢渣存量和年产量都很大,利用率却很低。钢渣的物理力学性能优良,在道路建设方面有很大应用潜力。路面出现裂纹时,传统路面修补技术存在修复不彻底和成本高等问题,热诱导自愈合技术修复速率快且方便,是一种国际公认的先进养护技术。本文对钢渣组成、电磁感应特性及具有电磁感应和微波加热自愈合功能的钢渣沥青混凝土相关研究进行综述。钢渣中含有单质Fe,Fe_(2)O_(3)等电磁参数较高的金属及金属氧化物,使钢渣具有感应发热和微波发热特性。钢渣沥青混合料的加热性能和愈合性能优于普通愈合型沥青混合料,微波愈合的效率低于电磁感应愈合,但加热均匀度和有效加热深度高于后者。在自愈合钢渣沥青混合料组成设计中,需先确定钢渣掺量和加热参数以综合考虑加热的效率和均匀度。

基于微观特征的钢渣黏附性试验分析

本文选用钢渣作为筑路集料,采用水煮法、接触角试验与表面能理论、扫描电镜、压汞试验、X射线荧光光谱、热重-差热分析表征钢渣的黏附性及微观特征。结果表明,钢渣与SBS改性沥青的良好黏附有利于提高沥青混凝土的性能。钢渣表面存在大量细小孔隙,利于沥青的嵌入,并与沥青形成机械扣锁,增强界面结合力。高碱度钢渣具有较高活性,与沥青的黏附性能较好。钢渣热稳定性较好,有利于与沥青发生物理吸附作用。

钢渣沥青混合料配合比设计及路用性能分析

本文针对工业固废钢渣,研究其技术指标与性能特点,进行钢渣沥青混合料配合比设计,分析钢渣沥青混合料的各项路用性能以及体积安定性。研究结果表明:陈化后的钢渣力学性能优异,可以作为优质集料应用于沥青混合料中;钢渣的浸水膨胀率和游离氧化钙含量随着粒径规格的减小而增大;钢渣沥青混合料的级配设计应采用“体积法”,在确定有效相对密度时,应采用沥青浸渍法;钢渣沥青混合料的路用性能优异,并且体积安定性良好;综合路用性能、体积安定性以及经济性,钢渣可尽可能作为粗集料在沥青混合料中进行应用以保证经济性。

水泥与固化剂稳定工业副产石膏试验研究

为研究工业副产石膏用于路面基层或底基层的可行性,通过固化剂、水泥、石灰与工业副产石膏单掺或组合的形式设计配合比。固化剂、水泥、石灰的掺量各选取4个水平,采用正交表进行配合比设计,共计16组。通过击实试验确定各组的最佳含水率和最大干密度,通过7 d无侧限抗压强度试验确定最适宜的掺量,采用极差分析和方差分析等数理统计方法分析各因素水平对工业副产石膏材料强度的影响。结果表明,在试验掺量范围内,各因素对材料强度的影响大小为固化剂>水泥>石灰,根据公路基层7 d无侧限抗压强度要求,推荐水泥掺量6%,固化剂掺量0.3 L/m^(3)。基于固化剂与水泥固化技术,提出工业副产石膏应用于路面基层或底基层的方案,为工业副产石膏用于公路工程提供参考。

钢渣在高速公路沥青路面上面层养护中的应用研究

为探究钢渣在高速公路沥青路面上面层的养护应用效果,文章结合某高速公路沥青路面养护项目的实施,对钢渣沥青混合料涉及的配合比设计、施工控制及路用性能进行分析。结果表明:钢渣沥青混合料的配合比设计及施工工艺整体与AC-13沥青混合料较为接近,其路用性能达到了AC-13沥青路面性能水平,甚至在抗滑性能方面更有优势,路面在通车1年后未出现较大幅度性能衰减,具备在高速公路沥青路面上面层应用的可行性。

乙酸改性对钢渣沥青混合料性能影响及微观机理

本研究旨在探究乙酸改性对钢渣及其沥青混合料性能的影响,并分析其微观改性机制。通过使用不同浓度的乙酸溶液(5%,10%和15%)对钢渣进行处理,对比了改性后的钢渣、未改性钢渣以及玄武岩的宏微观特性。在微观层面,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线荧光光谱(XRF)技术,揭示了改性钢渣的化学成分及其微观结构的变化;而在宏观层面,重点评估了钢渣沥青混合料的路用性能和体积膨胀性。研究结果表明,乙酸改性能有效去除钢渣表面的膨胀性物质(f-CaO和f-MgO),同时生成的醋酸钙白色粉末有助于改善混合料的级配。乙酸浓度为5%和10%时,不能充分反应完钢渣表面物质。乙酸浓度为15%时,改性后钢渣与沥青之间仍保持良好的粘附性,钢渣沥青混合料的体积膨胀率降至0.3%,相比于未改性钢渣高温、水稳及疲劳特性得到了显著提升。

碳化钢渣对沥青混合料高温稳定性的影响研究

为了研究碳化钢渣对沥青混合料高温稳定性的影响,对粒径为5~10 mm与3~5 mm的钢渣粗集料进行碳化,与以未碳化钢渣制备的AC-10钢渣沥青混合料进行膨胀性与路用性能对比。研究结果表明:当碳化时间达到6 h,2档钢渣集料的f-CaO含量均低于3.0%,最大降幅达到了51.4%,并且碳化钢渣集料从光滑的界面向复杂致密的界面演变。碳化钢渣提高了钢渣混合料和钢渣沥青混合料的高温稳定性。基于综合性能判断,建议将6 h设置为最佳碳化时间。

左权铁尾矿在高等级重载公路基层中应用研究

为实现左权铁尾矿资源在国道207路面基层中的应用,研究了左权铁尾矿特性与其对基层材料的路用性能的影响。结果表明:左权铁尾矿性能稳定,经破碎分选制备的铁尾矿粗、细集料性能均满足高等级重载公路要求,铁尾矿细集料中云母含量高,导致水泥稳定铁尾矿强度低,降低细集料掺量,并采用水泥复合稳定,可大幅提高强度。水泥复合稳定铁尾矿90 d抗压强度、劈裂强度、回弹模量和抗冻、抗收缩性能均明显高于水泥稳定碎石,在国道207线的应用效果良好,经济效益凸显。

冶金废渣在道路工程中的应用

中国每年产生的各种冶金废渣数以亿吨计,若不能妥当处理则会产生大量的资源浪费以及环境污染等问题。道路工程已成为冶金废渣的重要应用场合,本文针对冶金废渣中最常见的钢渣、脱硫灰以及新近出现的锂渣,通过室内试验对其在道路工程中应用的可行性进行了研究。采用AC-13和SMA-13两种常用级配进行钢渣沥青混合料的设计制备,并测试其路用性能,试验结果表明钢渣沥青混合料的高温稳定性、抗磨耗和抗滑性能均优于全玄武岩集料沥青混合料,同时试验发现钢厂采用的钢渣热闷工艺可以促进f-CaO的消解以减小钢渣膨胀;将脱硫灰与石灰稳定土复配,发现当脱硫灰掺量在5%~10%时,石灰稳定土强度提高20%~50%,表明脱硫灰在石灰稳定土基层具有良好应用前景;对近年来新出现的锂渣的基本性能进行了试验研究,采用NaOH对锂渣进行碱激发,试验结果表明锂渣具有潜在活性,可将锂渣用作道路路基、底基层等工程。

二灰钢渣碎石路面基层材的设计与使用性能

通过实验室试验,研究了路面基层用石灰粉煤灰稳定钢渣碎石集料混合料的使用性能.试验结果及分析显示:二灰稳定钢渣碎石混合料无侧限抗压强度随钢渣质量分数增加而显著增加,掺钢渣可以减少二灰结合料的用量.钢渣碎石合成集料遇水累计膨胀率可以通过改变钢渣的掺量控制,必须在材料设计时予以考虑.钢渣可以提高二灰稳定材料间接抗拉强度与抗压回弹模量,集料中掺50%钢渣可以分别提高材料的抗拉强度与抗压回弹模量最高24%与21%,减小设计路面结构层厚度.钢渣可以减小二灰稳定材料总干缩系数,集料中掺50%钢渣可以减小材料的干缩系数最多27%,减缓路面基层由于失水导致的开裂.钢渣的存在对二灰稳定材料抗冲刷特性影响不大,材料设计时可以不必考虑.

城市生活垃圾焚烧飞灰/沥青胶浆的性能研究

为了探索城市生活垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)在沥青路面中脱"危"利用的可行性,对飞灰/沥青胶浆的性能进行了系列研究。结果表明,沥青中加入飞灰后,延度与针入度降低,软化点提高,与酸性集料的黏附性提高;与矿粉/沥青胶浆相比,飞灰/沥青胶浆的15℃延度低2.77~3.32倍、25℃延度低6.33~13.0倍、针入度小37.4%~55.2%、软化点高9.6%~22.6%。飞灰/沥青胶浆的抗车辙能力改善显著,飞灰对沥青抗车辙能力的改善效果平均约为矿粉对沥青抗车辙能力的改善效果的16.96倍,且掺量越高温度越高,改善效果越显著。飞灰/沥青胶浆的低温性能有所降低,飞灰/沥青胶浆的s,m平均值约为沥青胶浆的1.75倍、0.77倍,平均值约为矿粉/沥青胶浆的1.60倍、0.85倍,说明飞灰对沥青胶浆低温性能的降低程度高于矿粉对沥青胶浆低温性能的降低程度,且飞灰的掺量受到低温性能的限制,但在一定掺量范围内,飞灰/沥青胶浆的低温性能满足Superpave的技术标准。飞灰/沥青胶浆中重金属浸出的种类与含量均少于原样飞灰中重金属浸出的种类与含量,这是因为飞灰中的重金属被屏蔽在沥青的选择性吸附层、物理吸附层及化学吸附层下,达到了采用沥青包覆飞灰、稳固重金属的目的。飞灰的沥青路用清洁化、资源化具有可行性。

隧道路面钢渣沥青混合料抗滑性能衰减试验研究

利用室内加速磨耗仪模拟了隧道钢渣沥青路面的抗滑性能衰减过程,研究了钢渣沥青混合料(SSAM)在不同钢渣掺量、不同荷载和不同温度条件下的抗滑性能衰减规律,并且结合扫描电镜(SEM)及压汞(MIP)试验,分析了SSAM抗滑性能衰减过程及机理.结果表明:钢渣的掺入从衰减终值、损失率和衰减速率3个方面提高了沥青混合料的抗滑性能;SSAM抗滑性能随钢渣掺量的增加呈现先升后降趋势,在50%钢渣掺量处出现拐点;荷载对SSAM抗滑性能的影响主要表现在衰减过程的第2阶段至第5阶段,温度对SSAM抗滑性能的影响主要表现在第1阶段;钢渣集料表面纹理丰富,孔结构和孔级配更合理,从而改善了SSAM沥青膜的黏结性,提高了SSAM抗滑性能的稳定性.

炉渣集料对沥青混合料性能影响的试验研究

探讨采用生活垃圾焚烧炉渣集料（BAA）替代部分天然集料配制沥青混合料的可行性及其掺量范围.进行了掺BAA沥青混合料的配合比设计,分析了BAA掺量对沥青用量的影响;基于室内试验结果,评价了BAA掺量对沥青混合料力学性能和路用性能的影响.结果表明：BAA掺量每增加10.0％（质量分数）,沥青混合料的设计沥青用量约增加0.7％;增加BAA掺量可提高沥青混合料的黏结力,但将降低沥青混合料的内摩阻角;当BAA掺量为10.0％～20.0％时,沥青混合料的抗压回弹模量和高温稳定性均有提高,水稳定性和抗疲劳性能因沥青用量增加也有提高;沥青对BAA中的可溶物具有一定的稳定作用.综合考虑,推荐在沥青混合料中BAA的适宜掺量为10.0％～20.0％.

生活垃圾焚烧炉渣沥青混合料的耐久性能

采用马歇尔试验方法设计掺加不同质量，不同粒径范围生活垃圾梦烧炉渣集料（BAA）的炉渣沥青混合料，分析BAA对马歇尔试验参数及路用性能的影响，并采用冻融循环劈裂试验，老化试验和疲劳试验研究混合料的耐久性能，研究表明：随着BAA质量分数增加，AC-20，SMA-13的设计沥青掺量，稳定度及流值提高，高温稳定性降低，但水稳定性能与低温抗裂性能的变化规律则不同；BAA替代天然集料的质量分数分别为10%的AC-30和10-15%的SMA-13经3次冻融循环后，其劈裂强度，冻融劈裂强度比均提高，但老化后冻融劈裂强度比降低幅度较高；

隧道下穿高速公路路基沉降规律

为研究隧道下穿施工引起的既有高速公路路基沉降情况,取工程原状土试样进行隧道围岩抗剪强度三轴试验研究,并通过建立隧道埋深为11.25 m、8 m和15 m的Ansys有限元分析模型,数值模拟计算通过台阶法开挖至6m、12 m、18 m、24 m、30 m、36 m的竖向位移,并与现场监测结果进行数据比对分析.结果表明：隧道围岩抗剪强度较小,抗剪强度值随围压变化较大;数值模拟沉降曲线趋势基本符合现场监测数据,模拟沉降值比现场监测沉降值小10%~20%;隧道开挖初始阶段会对周围土体造成较大扰动;通过增大隧道埋深可以有效减小不均匀沉降对路基的破坏,但应注意增加隧道埋深对沉降范围的扩大作用.

煤气化炉渣路面基层材料研究与应用

煤气化炉渣是煤化工行业排放的一种工业固废,具有压碎值高,吸水率大等特点,通过探讨水泥剂量、集料级配和粉煤灰掺量等因素对水泥稳定类煤气化渣路面基层材料力学性能的影响规律,研究煤气化炉渣路面基层材料长期力学性能、抗冻性,以及施工性能,论证了煤气化炉渣路面基层材料在公路工程中应用的技术可行性.研究结果表明:煤气化炉渣路面基层材料7 d无侧限抗压强度达2.2~6.8 MPa,但较同水泥剂量下水泥稳定碎石的强度略低,通过级配调整,加入粉煤灰可防止集料受压破碎,并大幅度提高水泥稳定煤气化炉渣的力学性能,还可提高其抗冻性.工程应用表明:水泥稳定类煤气化炉渣基层不仅强度满足要求,而且抗冻性良好.

矿渣粉作为填料的沥青混合料性能试验

用磨细矿渣粉等量代替常用的石灰石粉作为沥青混合料的填料,以AC-16Ⅰ沥青混合料规范级配中值为研究对象,提出了3种试验方案。在这3种试验方案最佳油石比的基础上对沥青混合料的路用性能指标进行了试验分析;测试了石灰石粉与矿渣磨细粉的粒度分布;按照沥青材料试验方法对两种矿粉与沥青胶浆做了检验。结果表明:用矿渣粉全部或部分代替石灰石粉不仅可以将AC-16Ⅰ沥青混合料的最佳油石比分别减小0.9%、0.5%,而且提高了动稳定度,残留稳定度保持不变,低温弯曲应变几乎不受影响。从微观上分析两种矿粉的结构差别,进一步说明用矿渣粉代替石灰石粉不仅利用了工业废渣,使生态环境得到保护,而且在结构级配与性能上是更优选择。