鋼渣透水瀝青混合料性能及應用研究

魏少鵬

（中鐵十八局集團有限公司勘察設計院， 天津 300000）

1 引言

瀝青路面具有行車舒適性、 噪音小及養護簡便等優良特點， 而被廣泛應用于高等級公路路面施工之中[1］。 傳統瀝青路面通常采用密級配瀝青混凝土路面， 其致密結構導致路面滲水排流困難， 路面水流主要通過路表徑流方式排走， 影響行車安全、 舒適性及路面使用性能。與傳統路面相比透水瀝青混合料主要以粗集料嵌擠組成， 細集料、 填料、 礦粉相互填充空隙而形成的空隙結構， 該瀝青混合料壓實之后空隙率不小于15%， 可提高路面雨水下滲于地下水層， 提高路面抗滑系數， 保證駕駛安全[2-4］。為了提高透水瀝青混合料在低溫情況下的路用性能， 本文以鋼渣及纖維作為改性劑， 摻入瀝青混合料中進行研究， 為我國城市道路建設提供一定技術指導。

2 工程概況

某道路工程路線起點樁號K10+000， 終點樁號K25+370， 設計車道為雙向四車道， 路基寬25.5m， 設計車速80km/h， 路基平均填高3.6m，最大填高為4.8m， 最小填高為2.5m， 以此路段作為該項目的科研項目。 本項目中設計路面結構層參數見表1 所示。

表1 路面結構層參數

根據當地地勢及其自然因素決定采用鋼渣透水瀝青混合料進行道路施工， 在滿足 《公路路基施工技術規范》 施工要求的情況下對一級公路路基各部位層采取的設計方案如表2 所示。

表2 路基各部位施工方案

3 原材料及級配設計

3.1 瀝青

瀝青在混合料中起粘結作用， 本文采用SBS改性瀝青， 對其各項指標進行物理指標試驗檢測， 試驗結果見表3 所示， 各項指標均滿足規范要求。

表3 70# 基質瀝青物理指標

3.2 集料

（1） 粗集料

粗集料在瀝青混合料中起骨架作用， 本文粗集料選取石灰巖骨料， 其表面光滑， 沒有孔隙，細集料選為石灰巖。 對所選集料的壓碎值、 磨耗值、 磨光值、 級配等各項指標進行檢測， 各項物理指標滿足 《透水瀝青路面技術規程》， 試驗結果見表4 所示。

表4 集料檢測指標

3.3 填料

透水瀝青混合料是大孔結構， 所選礦粉時要求要比普通瀝青混合料要求更高。 本文選用礦粉為石灰巖憎水礦粉， 通過室內試驗對其各項指標進行物理檢測， 技術要求均滿足 《透水瀝青路面技術規程》， 試驗結果見表5 所示。

表5 礦粉技術指標

3.4 鋼渣及纖維

本文所選鋼渣及纖維化學組成成分及性能指標如表6、 7 所示。

表6 鋼渣化學成分組成

表7 纖維技術指標

4 鋼渣透水瀝青混合料級配設計

本文采用OGFC-13 混合料級配類型， 根據施工規范確定OGFC-13 混合料比例和各級篩孔尺寸礦料的通過率， 開級配橡膠瀝青混合料礦料級配范圍及設計級配曲線見表8、 圖1 所示。

圖1 OTFC 瀝青混合料設計級配曲線

表8 OTFC 瀝青混合料礦料級配范圍

4.2 最佳瀝青用量確定

對于OGFC 混合料通過析漏試驗、 飛散試驗進行確定最佳瀝青用量。 根據瀝青混合料析漏試驗的反彎點作為OGFC 混合料的最大瀝青用量；根據瀝青混合料飛散試驗的反彎點作為OGFC 混合料的最少瀝青用量， 試驗結果見表9、 圖2、 3所示。

圖3 飛散試驗

表9 析漏、 飛散試驗結果表

由上述試驗結果可得知鋼渣組OGFC-13 混合料最佳瀝青用量為4.9%。

錯在忘了“消費安全大于天”。消費者購買產品或服務，性能安全、質量達標、服務有保障都是最底線的要求，為此所有商家都應將“絕對不銷售三無產品”奉為圭臬。第三方統計數據顯示，食品是上述那家社交電商平臺第一大銷售品類。食品安全絕無小事，平臺方必須建立一整套嚴密的甄別、抽檢機制，層層把關，保障消費者舌尖上的安全。但事實上，一些用戶反映曾在該平臺買到發黑的大蒜、爛掉的水果。拿消費者健康安全不當回事，萬萬使不得。

5 鋼渣透水瀝青混合料低溫性能

本文根據規范要求， 制作尺寸為250mm×30mm×35mm 的棱柱體小梁， 接著將小梁放入-10℃的恒溫中保溫至少4h， 進行小梁彎曲試驗，采用極限拉應力作為低溫性能評價指標， 分別研究鋼渣摻量及纖維摻量對其低溫性能影響， 低溫性能指標按式（1）、 （2） 計算[5］。

式中： σt為極限拉應力， MPa； P 為試件峰值荷載， N； W 為試件厚度， mm； D 為試件直徑， mm； ε 為限拉應變， 無量綱； L 為支座跨距， mm； d 為試件底部中心撓度， mm； 本實驗中W=30.0mm； D=101.6mm； L=80mm。

5.1 鋼渣摻量對瀝青混合料低溫性能影響

本文制備鋼渣摻量分別為0、 20%、 40%、60%、 80%的瀝青混合料車轍試件， 在溫度為0℃、 纖維摻量為0%時小梁彎曲試驗， 同時進行三次平行試驗， 取其平均值作為最終取值， 研究不同鋼渣摻量情況下， 車轍試件破裂情況， 試驗結果如表10 及圖4 所示。

圖4 不同鋼渣摻量下極限拉應力圖

圖5 不同纖維摻量下極限拉應力圖

表10 不同鋼渣摻量下極限拉應力表

由上述試驗數據可知， 當鋼渣摻量為0 時，鋼渣透水瀝青混合料極限拉應力為5.23MPa； 當鋼渣摻量為20 時， 鋼渣透水瀝青混合料極限拉應力為4.76MPa； 當鋼渣摻量為40 時， 鋼渣透水瀝青混合料極限拉應力為5.19MPa； 當鋼渣摻量為60 時， 鋼渣透水瀝青混合料極限拉應力為5.31MPa； 當鋼渣摻量為80 時， 鋼渣透水瀝青混合料極限拉應力為4.25MPa； 隨著鋼渣摻量增加， 瀝青混合料極限拉應力先降低后增加隨后繼續下降， 當鋼渣摻量為60%時， 瀝青混合料極限拉應力最大， 說明此時瀝青混合料低溫性能最佳。

5.2 纖維摻量對瀝青混合料低溫性能影響

本文制備鋼渣纖維摻量分別為0、 0.1%、0.2%、 0.3%、 0.4%的瀝青混合料車轍試件， 在溫度為0℃、 鋼渣摻量為0%時小梁彎曲試驗， 同時進行三次平行試驗， 取其平均值作為最終取值，研究不同纖維摻量情況下， 車轍試件破裂情況，試驗結果如表11 及圖4 所示。

表11 不同纖維摻量下極限拉應力表

6 結語

通過對鋼渣透水瀝青混合料性能進行研究，得出以下結論：

（1） 通過析漏試驗、 飛散試驗得出瀝青混合料最佳瀝青用量為4.9%。

（2） 通過小梁彎曲研究鋼渣對瀝青混合料低溫性能影響， 得出當鋼渣摻量為60%時， 其低溫性能最佳。

（3） 通過小梁彎曲研究纖維對瀝青混合料低溫性能影響， 得出當纖維摻量為0.3%時， 其低溫性能最佳。