水泥稳定钢渣混合料离散元模型参数反演及断裂损伤研究

基于三维扫描技术,利用Particle Flow Code 3D构造真实钢渣石形状的水泥稳定钢渣混合料离散元模型,探究试样宏细观参数间的敏感性并建立两者间的非线性回归方程。对不同钢渣石含量的试样进行无侧限单轴压缩模拟试验,结合接触计算、裂隙定位等程序系统,从强度、断裂损伤等方面分析试样在破坏过程中的宏细观力学特性及微裂隙演变规律。结果表明:有效模量和摩擦系数对峰值强度几乎无影响;弹性模量受孔隙度、有效模量、黏结强度、平行黏结摩擦角影响较大;泊松比主要受孔隙度控制。随着钢渣石含量增加,试样的弹性模量、峰值强度升高,泊松比降低,峰后应力曲线渐陡,表现出明显的脆性破坏特征。裂缝形成主要分为萌生、扩展、汇集、贯通4个阶段,提高钢渣石含量,试样断裂面厚度增大,微裂隙数量成倍增长。

国家体育馆钢渣混合料回填施工

国家体育馆地下室要求抗浮,施工中大面积采用钢渣混合料进行回填,使大量工业固体废物变废为宝,创造了较好的社会效益和经济效益。

钢渣多孔超薄磨耗层混合料路用及抗松散性能研究

为研究钢渣多孔超薄磨耗层混合料路用及耐久性能,采用钢渣替代2.36 mm以上的玄武岩粗骨料,并设计了18%、21%和24%三种空隙率制备多孔超薄磨耗层混合料,分别采用高温车辙、低温小梁弯曲、冻融劈裂强度、水渗透仪等试验研究了钢渣多孔超薄磨耗层混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、渗水性等路用性能,并进行了不同环境条件下的肯塔堡飞散试验,评价多孔超薄磨耗层混合料在标准、高温和冻融条件下的抗松散性。结果表明,添加钢渣增强了混合料内部骨料之间的嵌入和挤压效果,强化了钢渣与沥青之间的物理和化学吸附作用,增强了混合料的内聚力,使得其在高温稳定性,低温抗裂性、水稳定性和排水性能等方面较玄武岩混合料分别提高了140%、4.1%、7.1%和1.6%;随着空隙率的增大,钢渣多孔超薄磨耗层混合料的相关路用性能除了排水性,均有所下降;肯塔堡飞散试验结果表明钢渣的掺入提高了沥青用量,且增强了骨料的插层性,从而获得更好的抗松散性,但随着空隙率由18%增至24%,钢渣混合料标准飞散损失增大了41.8%,标准条件下测得的质量损失都小于高温或冻融条件,且高温条件下的水分损伤评价效果优于冻融循环条件。

改性钢渣-沥青混合料的性能及机理

采用甲基硅酸钠溶液、二氧化硅胶体溶液、聚丙烯酸酯乳液对钢渣进行浸泡改性处理,通过性能测试、扫描电子显微镜(SEM)、声发射等测试方法研究了改性钢渣的物理、力学性能,改性钢渣-沥青混合料的性能,钢渣的改性机理和改性钢渣-沥青混合料的抗裂机理。结果表明,4.75~19 mm钢渣经1%~4%浓度溶剂改性后,物理性能得到明显改善;经3%浓度溶剂改性后的钢渣制备的改性钢渣-沥青混合料的体积稳定性较未改性钢渣-沥青混合料(RSAM)提高了27.92%~39.09%;改性钢渣表面包裹着不同状态的不溶于水的改性保护层,经二氧化硅改性后的钢渣(SMS)表面呈现出致密的层状结构且保持表面粗糙,改性效果最优;二氧化硅改性钢渣-沥青混合料(SMSAM)的裂纹宽度减小,主裂纹出现的时间较晚,SMS对SMSAM的断裂破坏起到了一定的减缓作用,提高了混合料的抗开裂性能。

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。

基于灰靶决策模型的改性钢渣-沥青混合料路用性能评价

针对钢渣体积稳定性差、钢渣-沥青混合料道路过早开裂的问题,采用二氧化硅胶体溶液对钢渣进行浸泡改性处理,通过力学性能测试、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)检测、路用性能测试等方法研究了改性钢渣的物理力学性能、改性钢渣-沥青混合料的性能和钢渣的改性机理,并引入灰靶理论决策方法,综合改性钢渣-沥青混合料的各项性能指标,确定钢渣的最佳改性方案。结果表明:钢渣改性后,物理力学性能明显提高;钢渣的改性浓度越大,沥青混合料的高温性能越佳;延长钢渣的改性时间,沥青混合料的低温抗裂性能提高;且钢渣改性之后,沥青混合料的水稳定性能显著提高。基于灰靶决策理论,最终确定钢渣的最佳改性方案是在改性浓度(溶液质量分数)为3%的溶液下浸泡24 h。

橡胶改性沥青与SBS改性沥青对钢渣沥青混合料路用性能的影响对比

通过对比橡胶改性沥青与SBS改性沥青作为钢渣沥青混合料的胶结材料的性能差异,分析了不同改性沥青对钢渣沥青混合料路用性能的影响。实验采用沥青基础性能实验、车辙试验、马歇尔试验、冻融劈裂试验、肯塔堡浸水飞散实验、低温弯曲试验和体积安定性试验等方法,全面评估了两种改性沥青钢渣混合料的性能。结果显示,橡胶改性沥青钢渣混合料在低温抗裂性、高温稳定性、水稳定性和体积安定性方面相较于传统SBS改性沥青混合料有显著改善,且减少了沥青用量。同时,橡胶改性沥青混合料在提高钢渣路面疲劳寿命方面也表现出较好效果。

钢渣沥青混合料微波加热融冰性能研究

制备了钢渣掺量分别为0、50%、75%、100%的沥青混合料试件,进行沥青混合料的微波加热试验,研究沥青混合料的微波加热性能;并基于COMSOL模拟微波加热沥青混合料的融冰性能。结果表明:不同钢渣掺量沥青混合料的升温速率提高范围在30%~50%内,钢渣掺量100%的沥青混合料的微波加热均匀性最好,钢渣掺量50%的沥青混合料冰表面温度上升速率是未掺钢渣混合料的1.44倍,钢渣的掺入提高了微波加热沥青混合料的升温速率、最终温度、均匀性和融冰性能。

钢渣沥青混合料性能试验研究

为研究不同钢渣掺量对钢渣沥青混合料高温性能的影响,采用0,25%,50%,75%,100%掺量的钢渣替代5-10mm的玄武岩集料进行高温车辙。试验结果表明:两个级配的沥青混合料动稳定度均有所上升。

铁尾矿-钢渣沥青混合料配合比设计及路用性能研究

采用铁尾矿和钢渣粗集料替代天然粗集料制备铁尾矿-钢渣沥青混合料,并对混合料高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和长期体积变形等性能进行试验研究。结果表明:钢渣和铁尾矿混掺作为骨架集料相较于二者分别单一作为骨架集料掺入能够提升混合料的高、低温性能及水稳定性;粗骨架集料铁尾矿石和中粗骨架集料钢渣相互协同作用可以有效降低钢渣不安定性引起的沥青混合料膨胀变形,从而提高混合料的体积稳定性。

水泥稳定钢渣-砾石混合料的路用性能研究

新疆公路建设飞速发展加速资源消耗,冶金炼钢产生的钢渣排放量增多。文章通过集料的级配设计、混合料掺量确定、抗折、抗压强度及劈裂强度等多项试验,配制钢渣掺量分别为60%、40%和30%的三组骨架密实型混合料,在水泥剂量分别为4%和5%时,通过测定试件强度,认为40%~60%掺量的钢渣和4%~5%剂量的水泥为合理区间。此后,通过干缩试验进一步验证上述结论,确定混合料最优设计为:50%~60%的钢渣、40%~50%的砾石和4%~5%的水泥。此类型骨架密实型混合料铺筑的半刚性基层,其强度、抗裂性等路用性能良好,满足高等级公路半刚性基层建设要求。

SMA-13钢渣沥青混合料配合比设计及工程应用

为进一步提高钢渣在道路工程中的资源化应用水平,采用体积替换法设计了5种钢渣掺量的SMA-13沥青混合料,对其体积稳定性、高低温性能及水稳定性进行了研究,并铺筑试验路进行了验证。结果表明,钢渣具有高强、耐磨等优点,掺入适量钢渣可改善混合料的高、低温性能及水稳定性;钢渣沥青混合料的生产、运输及压实等过程需在原有工艺基础上进行调整,铺筑试验段的渗水、抗滑及高温稳定性等性能指标良好。

混配型钢渣沥青混合料抗滑耐久性能研究

探究钢渣掺配比例、掺配集料类型对钢渣沥青混合料抗滑摆值和构造深度的影响;在此基础上,引入国际摩擦指数,综合评价了钢渣沥青混合料抗滑耐久性能;同时结合原子力显微镜及X射线衍射实验,分析钢渣沥青混合料抗滑耐久性能提升机理。结果表明,摆值稳定终值随钢渣掺量增加而提高,而构造深度稳定终值在钢渣掺量为75%时达到最大;推荐75%钢渣+25%玄武岩/石灰岩的混配型混合料组成方案;其抗滑性改善原理是钢渣表面凸起和凹陷形貌较多,且内部矿物硬度差距大,有很强差异磨光作用,进而延缓沥青混合料抗滑性能的衰减。

公路路面施工钢渣沥青混合料应用

钢渣是钢铁企业生产中所产生的废料,将其应用到公路工程项目施工的过程中,可以有效的减少废料排放,促进环境的改善。本文以钢渣沥青混合料技术作为研究背景,对钢渣沥青混合料技术在路面工程中的应用细节进行全面分析。通过该本文分析发现,钢渣沥青混合料材料的应用,能够让沥青混合料性能得到全面的改善,路面工程稳定性、耐高温均得到提升。

钢渣沥青混合料水热敏感性研究

选用水热敏感性实验模拟高温动水冲刷环境,评价了钢渣沥青混合料的水热敏感性。通过动态模量实验、三轴重复荷载蠕变实验、间接拉伸疲劳实验研究了高温动压水冲刷作用对钢渣沥青混合料的力学性能、蠕变性能和疲劳性能的影响。构建了高温动水冲刷作用前后3种钢渣沥青混合料的动态模量主曲线、永久变形粘弹性力学模型和应力疲劳方程。结果表明,高温动水冲刷作用后,钢渣沥青混合料的动态模量、疲劳寿命下降,永久变形增大。钢渣沥青混合料的动态模量主曲线、永久变形粘弹性力学模型和应力疲劳方程拟合效果良好。

胶粉复合改性沥青-钢渣沥青混合料室内压实性能分析

通过室内马歇尔击实试验分析胶粉复合改性沥青-钢渣沥青混合料压实性能的影响因素,重点分析不同合成级配、击实温度、细料用量、填料用量、油石比以及添加温拌剂等对其体积性能和力学性能的影响。试验结果表明钢渣沥青混合料室内可压实性对矿料合成级配敏感,压实温度不宜低于165℃以避免压实度不足。冬季低温施工可掺入温拌剂补偿近20℃温度损失的影响。配合比在正常波动范围内可显著影响其压实性能,提出影响空隙率变化的多因素关系式可用于指导现场施工配合比控制。空隙率和劈裂强度呈负线性相关性,现场空隙率宜按低值控制以保证长期使用耐久性。

钢渣集料-沥青界面的水稳定性

为研究水长期作用对钢渣集料-沥青界面行为特性影响及相关机理,采用原子力显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜以及浸水马歇尔试验、车辙试验等从宏、微观角度进行分析。研究结果表明:水长期侵蚀改变了钢渣表面化学特性,使得钢渣表面粗糙度、表面积及黏附力增大;相比石灰岩沥青混合料,钢渣沥青混合料的残留稳定度和动稳定度具有可成长性,但热闷钢渣和冷弃陈渣膨胀性不同,冷弃陈渣沥青混合料膨胀量大于热闷钢渣沥青混合料,在应用过程中应注意区别对待;冷弃陈渣集料中f-CaO消解速度慢,造成试件后期体积膨胀过大,加剧了试件表面微裂缝产生,致使冷弃陈渣沥青混合料冻融劈裂强度后期较差。

细料变异对钢渣WRAC-13沥青混合料体积和力学性能的影响

通过改变细集料级配,分析细料中粗和细颗粒组成对钢渣-废胎胶粉复合改性沥青混合料(WRAC)体积和力学性能的影响。结果表明,细料中2.36 mm通过率波动对钢渣沥青混合料体积和力学性能影响小,而细料中细颗粒的缺失则影响显著。细料中小于0.6 mm细颗粒的缺失影响最大,造成空隙率和矿料间隙率增大,劈裂强度降低幅度明显,因此应从细料破碎加工、堆放与沥青混合料生产过程严格把控细料中细颗粒组成的稳定性。

钢渣-碎石沥青混合料设计及其动态模量研究

为推广废弃钢渣在沥青路面中的应用,试验分析废弃钢渣工程特性,合理应用废弃钢渣,在研究废弃钢渣特性基础上,设计了AC-13、AC-20、AC-25钢渣-碎石沥青混合料;进行室内单轴压缩动态模量试验,对比分析钢渣-碎石沥青混合料(试验组)和石灰岩沥青混合料(对照组)的动态模量数值。应用数理统计方法,获得了钢渣-碎石沥青混合料的动态模量代表值。与对照组相比,钢渣-碎石AC-13、AC-20、AC-25沥青混合料的动态模量代表值对应提高了7.93%、11.34%、11.20%。基于废弃钢渣特性设计的钢渣-碎石沥青混合料比石灰岩沥青混合料的动态模量代表值均有提升,实测的钢渣-碎石沥青混合料动态模量代表值可以用于路面结构设计。