《沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣》

1、沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣 行业标准编制说明沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣行业标准编制起草小组2013年9月目 录一、任务来源、工作简要过程4二、制定标准的理由及意义4三、 制定依据5四、技术内容51 标准名称和使用范围52 术语和定义63 规格64 一般要求74.1 钢渣外观74.2 放射性74.3 浸水膨胀率74.4 金属铁含量85 技术要求95.1 粗集料95.1.1 压碎值95.1.2 磨耗值95.1.3 表观密度和吸水率105.1.4 坚固性105.1.5 针片状颗粒含量115.1.6 软石含量115.1.7 磨光值115.2 细集料125.2.1 坚固性126 试验方法126.1 放射

2、性126.2 浸水膨胀率126.3 金属铁含量126.4 钢渣粗集料、细集料质量技术要求127 检验规则128 典型工业试验路段128.1 武钢厂内试验段128.1.1试验段简介128.1.2 试验段的路用性能研究138.1.2.1 试验段外观138.1.2.2 试验段的弯沉值检测结果与分析148.1.2.3 试验段表面特性测定结果及分析158.1.2.4钢渣沥青混凝土水稳定性试验结果及分析168.1.2.5 钢渣沥青混凝土中钢渣活性检验178.1.2.6 钢渣沥青混凝土高温稳定性试验结果与分析188.2 武汉-黄石高速豹泻段198.2.1试验段概况198.2.2 试验段材料组成设计208.2

3、.3 试验段的观测与检测218.2.3.1试验段外观218.2.3.2 试验段路用性能检测218.2.4 结论238.3 武汉市东湖高新开发区主干道238.3.1 试验段简介238.3.2 钢渣沥青混凝土组成设计248.3.2.1 化学成分分析248.3.2.2路用力学性能试验248.3.2.3级配设计258.3.3初步性能检测与分析268.3.4结论279 效益分析279.1直接经济效益279.1.1 具体材料计算289.1.2 材料费用289.2 间接经济效益和社会效益299.2.1 降低养护费用309.2.2 缩短施工工期309.2.3 节约乘客旅途时间309.24 提高安全性，减少汽车

4、损耗309.2.5 环境保护319.3 推广情况319.4 结 论3110 与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系3111 对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据3212标准水平分析3212.1 采用国际标准和国外先进标准的程度3212.2 国际、国外同类标准水平的对比分析3212.3 与现有标准及制定中标准协调配套的情况3212.4 综合水平3213 贯彻标准的要求和措施建议3214 预期效果32沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣行业标准编制说明一、任务来源、工作简要过程1、根据工业和信息化部工信厅科2012252号文关于下达2012年第四批行业标准制修定计划的通知，由武汉钢铁（集

5、团）公司、武汉理工大学和冶金工业信息标准研究院负责制订沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣(2012-2334T-YB)行业标准。2、我们在接到该标准制订任务后，成立了沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣行业标准制订工作小组，制定了工作计划，立即进行资料的查阅，起草了沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣（初稿）发放到部分单位征求意见，并走访了有关单位。在此基础上，我们起草了沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣（征求意见稿）。 2012年开展调研2013年9月开展征求意见2013年10月对意见汇总，并召开专家讨论会2013年11月形成标准送审稿2013年12月标准审定3、标准主要起草单位 武汉钢铁（集团）公司、武汉理工大学和冶金工业信

6、息标准研究院等。二、制定标准的理由及意义目前我国钢渣沥青混凝土路面的施工和验收仍主要参考我国JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范，适用性不强，导致很多工程项目施工后无法验收。因此，武汉钢铁（集团）公司、武汉理工大学和冶金工业信息标准研究院提出联合制定钢渣沥青混凝土路面的技术标准沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣，通过此标准来规范钢渣的生产、分类和加工工艺以及钢渣沥青混凝土的生产、施工、检验、验收等工作。本标准主要是利用炼钢过程中产生的钢渣作为集料来制备沥青混凝土，其大规模利用可以减少钢渣堆积，减轻污染环境，少占土地资源，同时可以替代石灰岩等天然石材，减少自然资源的开采，保护了生态环境，有助于

7、我国实现资源节约型、环境友好型的和谐社会。本标准主要原料钢渣，其来源广，生产加工工艺简单，因此其价格相对低廉。将其用于沥青混凝土中，不仅性能优越，而且使得沥青混凝土的生产成本降低，具有较好的经济价值。按修筑12米宽标准厚度的沥青路面每公里可节约资金约31万元。由此，沥青混凝土生产企业会产生可观的直接经济效益。本标准的制订将有利于提高钢渣混凝土路面使用品质，延长路面使用寿命，并且可以节约大量的后期养护费用，提高行车安全性和舒适性，减少了车辆机械损耗和油耗，具有较好的间接经济效益。三、 制定依据 本标准根据生产与实际使用的需要，参考公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）、公路工程集料

8、试验规程（JTG E42-2005），结合玛蹄脂碎石混合料的技术特点，在试验验证的基础上制定的。 沥青玛蹄脂碎石混合料是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。我国1998年引进了沥青玛蹄脂碎石混合料技术。沥青玛蹄脂碎石混合料呈现粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少的特点，从而使沥青玛蹄脂混凝土具有防水性能强，抗老化、抗疲劳优点突出，有很高的耐久性能、较长的使用寿命。钢渣的力学性能较轧制的碎石好，不仅耐磨、颗粒级配形状好，而且与沥青有良好的粘附性，沥青包裹后能防止钢渣的膨胀。其比热值很大，很适宜作为沥青混凝土的骨料用于路面的铺筑中。

9、同时钢渣中富含铁，其压缩孔隙结构使其成为一种较为密实的材料。掺有钢渣的沥青混凝土具有良好的防滑性和隔热性，且较易压实。将钢渣作为集料应用到道路工程领域，对于降低道路成本，节约天然石料，保护生态环境都具有十分重要的意义。经查，目前我国尚无沥青碎石混合料用钢渣标准，导致钢渣集料的品质参差不齐。本标准制定的目的在于保证以钢渣为主要原材料的玛蹄脂碎石混合料沥青路面的路用性能和质量。四、技术内容1 标准名称和使用范围目前，沥青玛蹄脂碎石（以下简称SMA） 由于其具有优良的抗滑耐磨性能，作为一种较为常用的沥青路面材料在一些重要道路及对抗滑和耐磨要求较高的道路工程中应用。近年来，通过对钢渣的应用研究，已有工

10、程将钢渣作为SMA的主要粗集料进行应用，经过几年来的观测，表明使用效果良好，因此本标准以已有的研究成果为基础，针对玛蹄脂碎石混合料沥青混凝土面层、中层、柔性基层等应用结构层提出钢渣作为其主要材料应用时的性能要求。 本标准适用于道路工程中沥青玛蹄脂路面与中层、柔性基层等结构处碎石混合料用钢渣，也可以适用于微表处碎石混合料用钢渣。2 术语和定义本标准中的沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣是指将钢渣经稳定化处理和检验合格，并满足道路工程集料的质量要求，作为耐磨沥青混凝土的主要集料，起骨架和填充作用。本标准中的沥青玛蹄脂碎石混合料包括SMA混凝土中的粗集料和细集料。为了保证钢渣在道路工程中应用的稳定性，参考国

11、内外有关规范及研究，以浸水膨胀率作为钢渣稳定性能的指标要求，其他术语参照道路工程中集料的技术指标要求。3 规格本标准的沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣主要是作为粗、细集料用于沥青面层，包括上、中、下面层，钢渣的规格要满足道路用沥青混凝土的粒径规格及级配。特别是沥青面层材料的规格要求，因此钢渣粗集料的粒径范围为公称粒径规格S6 S14，即本标准所涉及到的钢渣作为粗集料使用时，其最大公称粒径为方孔筛37.5mm的通过率为100%。公路沥青路面施工技术规范规定，沥青玛蹄脂碎石混合料沥青混凝土不得使用天然砂，因此，钢渣作为细集料在使用过程中参考机制砂的规格要求，满足公称粒径S18、S19的要求。4 一般要求

12、4.1 钢渣外观本标准主要是将钢渣用于沥青玛蹄脂碎石混合料沥青混凝土，沥青玛蹄脂碎石混合料沥青混凝土主要以粗集料为主，骨架结构的形成和强度保证主要依靠钢渣，因此要求钢渣形状规则，接近正方体，有棱角，这样才能保证颗粒之间能形成良好的嵌挤结构。同时，作为沥青玛蹄脂碎石混合料沥青混凝土的粗集料，要求具有较高的抵抗压碎和磨耗的能力，因此，要求粗集料表面尽可能密实。试验结果表明，钢渣的强度高于普通的天然石料，可以很好的保证压碎值、磨耗值指标，但是仍然要尽量避免钢渣表面有过多的蜂窝状孔隙。4.2 放射性建筑材料的放射性指标为国家强制性规定，本标准规定沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣须满足建筑材料放射性核素限量(

13、GB6566-2010)中的指标要求。各钢厂钢渣放射性检测结果如表1。结果显示，各钢厂放射性均小于1.0%的要求。表1 钢渣放射性检测结果项目123456789放射性内照射0.070.060.040.080.090.050.030.10.08外照射0.060.050.070.10.080.060.080.090.064.3 浸水膨胀率 现代炼钢过程中为脱硫、脱磷常加入石灰和白云石等高钙、高镁材料做造渣剂，但是加入的石灰和白云石不能和二氧化硫等酸性氧化物充分反应，以fCaO和fMgO的形式保留在钢渣中，遇水发生体积膨胀。钢渣体积的膨胀直接影响沥青混凝土的性能，造成路面出现病害。因此，钢渣在道路工

14、程的应用首先要解决钢渣的安定性问题。在钢渣混合料路面基层施工技术规程（YBT 4184-2009）中以粉化率作为评价钢渣稳定性的指标。日本于1981年制定了钢渣的浸水膨胀率试验方法，作为日本平均钢渣稳定性的统一试验方法，已经使用二十余年。根据国外的经验及研究，在新修订的钢渣混合料路面基层施工技术规程、交通部制定的公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）、公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）及美国ASTM D5106-2003沥青筑路混合料用钢渣集料标准规范中都制定了浸水膨胀率的技术指标和试验方法，因此，本标准规定沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣的稳定性采用浸水膨胀率来评价，应满

15、足小于2%的要求。各钢厂钢渣浸水膨胀率试验结果见表2。其中对3、6、7号钢渣的沥青混合料浸水膨胀率试验，检测结果符合路用钢渣不大于2%的技术要求，结果见如表3。表2 钢渣浸水膨胀率检测结果项目123456789浸水膨胀率%10.65.764.236.485.9610.67.126.345.12表3 钢渣沥青混合料浸水膨胀率检测结果项目367浸水膨胀率%1.21.51.34.4 金属铁含量 钢渣中会含有一定比例的金属铁，金属铁含量较高时会对沥青玛蹄脂碎石混合料的性能有较大的影响，因此，本标准依据道路用钢渣砂（YB/T 4187-2009）中的规定，将钢渣中的金属铁含量限制在不大于2%。钢渣中金属

16、铁含量的测定参照钢渣中磁性金属铁含量测定方法进行测定。表4显示各钢厂经磁选除铁处理的钢渣金属铁含量均值0.81%，最大值1.23%。表4 钢渣金属铁检测结果项目123456789金属铁%0.680.450.660.781.230.690.961.015 技术要求5.1 粗集料5.1.1 压碎值沥青玛蹄脂碎石混合料粗集料含量占到80%，含量较多的粗集料嵌挤作用的好坏与其集料的坚硬性、颗粒形状和棱角性密切相关。因此，对粗集料的压碎值要求较高。根据对钢渣压碎值的反复试验分析，本标准对钢渣的压碎值限定在26-30%。各钢厂钢渣压碎值结果见表5。除5号钢厂因为处理工艺的原因钢渣压碎值超出，其余均符合本标

17、准指标。另外通过测试钢渣216，压力2.0MPa饱和蒸汽中蒸煮3小时后压碎值，证明钢渣在高温下仍能保持良好的力学性能，结果见表6。表5 钢渣压碎值检测结果项目123456789压碎值%262826293628272729表6 钢渣高温压碎值测试结果项目367压碎值%高温室温高温室温高温室温2826272827275.1.2 磨耗值磨耗损失值是粗集料坚韧性的重要指标，与集料抗破碎性能有良好的相关关系。沥青玛蹄脂碎石混合料粗集料含量较高，强度及抗滑能力的形成主要取决于集料的抵抗摩擦、撞击的能力，特别是当用于沥青路面表面层时，因此对于磨耗值指标要求较高，本标准采用洛杉矶磨耗试验方法进行评价。指标确定

18、为小于26%。通过对3、6、7号钢厂钢渣检测，钢渣洛杉矶磨耗值损失较低，说明钢渣适合作为有高耐磨要求的沥青路面集料。结果见表7。表7 钢渣洛杉矶磨耗损失检测结果项目367洛杉矶磨耗损失%15.618.222.15.1.3 表观密度和吸水率钢渣的表观密度高于普通天然石料，硬度较高。各钢厂钢渣表现相对密度检测结果见表8。项目123456789表观相对密度3.523.453.563.343.663.413.053.223.11表8 钢渣表现相对密度检测结果钢渣吸水率较大高于普通石料，因此对钢渣吸水率指标适当放宽至3%。3、6、7号钢厂钢渣吸水率试验结果见表9。表9 钢渣吸水率检测结果项目367吸水率

19、%2.32.12.55.1.4 坚固性主要评价钢渣经过多次浸泡与烘干循环后的安定性。对3、6、7号钢厂钢渣坚固性检测，结果见表10。结果明显低于12%路用集料要求。表10 钢渣坚固性检测结果367规格mm10-155-100-510-155-100-510-155-100-5坚固性%0.030.050.952.131.260.654.211.110.635.1.5 针片状颗粒含量粗集料的针片状含量是一个重要指标，有研究表明，集料的破损情况与针片状含量关系密切。针片状含量过高，会影响沥青混凝土的强度。钢渣是炼钢后形成的废渣，经过人工破碎后形状不规则，因此用于沥青玛蹄脂碎石混合料中时要求严格控制针

20、片状含量含量。检测3、6、7号钢厂钢渣针片状含量，结果见表11。表11 钢渣针片状颗粒含量检测结果367规格mm10-155-100-510-155-100-510-155-100-5针片状含量%6.85.24.12.13.31.55.1.6 软石含量沥青玛蹄脂碎石混合料主要以粗集料为主，为了保证强度要严格控制软石的含量。一般情况下钢渣的强度高于普通石料，但是钢渣在形成过程中由于生产工艺的不同，有些钢渣表面蜂窝状较为严重，会影响到钢渣的强度，因此，本标准通过软弱颗粒的含量和钢渣外观的双重要求来控制蜂窝状钢渣含量。5.1.7 磨光值本标准是针对钢渣在沥青玛蹄脂碎石混合料沥青混凝土中应用所进行编制

21、的。而集料磨光值是关系到一种集料能否用于沥青路面抗滑磨耗层的重要决定性指标，所以要特别予以重视。检测3、6、7号钢厂钢渣磨光值，结果见表12。表12 钢渣磨光值检测结果项目367磨光值，PSV5146495.2 细集料5.2.1 坚固性 主要评价钢渣经过多次浸泡与烘干循环后的安定性。6 试验方法6.1 放射性 按照建筑材料放射性核素限量(GB6566-2010)进行。6.2 浸水膨胀率按照附录A规定进行。对浸水膨胀试验用钢渣规定粒度分布，减小由于不同粒度膨胀量不同造成的试验误差。6.3 金属铁含量按照YB/T4188-2009钢渣中磁性金属铁含量测定方法的规定进行。6.4 钢渣粗集料、细集料质

22、量技术要求按照公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）中相关试验方法进行。7 检验规则检验批量的确定主要取决于三个方面的因素，一是钢渣材料生产工艺的稳定性；二是企业的生产能力；三是使用量。随着钢渣的生产工艺不断改进，有助于钢渣性能的提高和稳定性保证；目前钢渣在建筑材料生产、路基回填过程中已经开始推广应用，因此企业根据市场规模进行生产设备及技术的配备不成问题，企业的生产能力可以保证，而目前钢渣在沥青面层还未大规模应用，因此检验主要根据使用量而定。五 典型工业试验路段1 武钢厂内试验段1.1试验段简介武钢厂内试验段位于武钢冶金渣分公司环厂西路，试验段全长230米，设计摊铺宽度6.50米，拟

23、分中、上两个面层摊铺：即中面层采用AC-20I型钢渣沥青混凝土摊铺，上面层采用AC-10I型钢渣沥青混凝土摊铺。中面层设计厚度5cm，实际碾压后厚度5.4cm；上面层设计厚度3cm，实际碾压后厚度3.2cm；现场实侧混凝土松铺系数:中面层1.35；上面层1.18。1.2 试验段的路用性能研究1.2.1 试验段外观试验段使用一个多月后，路面表层基本平整，表面粗糙，颗粒分布均匀。路面无拥包，无膨胀拱起现象，路表面有一些因为施工而引起的微小裂纹，并未出现开裂、松散等路面病害现象，并且表现出了良好的抗滑特性以及优良的路用性能。但后期效果如何，仍需要做进一步的观察。图1 武钢钢渣试验段路面（2004年）

24、图2 武钢钢渣试验段路面（2010年）.1.2.2 试验段的弯沉值检测结果与分析武钢钢渣沥青混凝土试验段竣工一月后，对其路面的整体弯沉值进行了测定，具体方法是共选取44个点进行弯沉值的测定工作，其测定结果如表13所示。表13试验段弯沉测定结果0.400.590.780.570.740.700.500.370.250.220.740.781.300.840.931.150.820.680.320.470.360.230.320.280.200.200.560.380.490.570.300.350.320.490.160.160.740.590.740.800.540.470.560.72由表中

25、的弯沉检测结果的数值计算出的弯沉平均值为0.538，如此小的弯沉值表明该钢渣沥青混凝土路面的强度较高。1.2.3 试验段表面特性测定结果及分析为了更好的反应和评价钢渣沥青混凝土路面的表面特性，本试验采用国产摆式仪测定路面的摩擦系数和采用铺砂法测定路面的构造深度，具体的测定结果如表14所示。表14试验段表面特性测定结果项目试验名称测定点数测定值平均值技术要求武钢钢渣沥青混凝土试验段摩擦系数2051、52、51、54、52、53、55、55、55、56、52、56、50、51、53、53、48、46、47、53、5245构造深度200.65、0.68、0.51、0.59、0.70、0.64、0.6

26、1、0.50、0.61、0.63、0.58、0.58、0.61、0.60、0.60、0.64、0.63、0.60、0.59、0.57、0.610.55由上述结果可以看到，钢渣沥青混凝土路面具有良好的抗滑性能，因此可以将钢渣沥青混凝土作为一种抗滑型混凝土加以使用，特别适合在雨水比较多或者是山区大纵坡的地区使用。之所以具有如此出色的抗滑性能，是与钢渣这种集料所特有的材料性质以及在与沥青胶结料结合后所表现出的良好的性能分不开的。.1.2.4钢渣沥青混凝土水稳定性试验结果及分析（1） 马歇尔试验结果 钢渣有水硬性倾向，抗水性较好，适宜铺筑于潮湿地区的路面。钢渣有空隙，易透水而仍有高硬度，特别适用于设计

27、透水性沥青混凝土。在确定最佳沥青用量的情况下(AC-20I型钢渣沥青混凝土和AC-10I型钢渣混凝土分别为5.5%、6.2%)对设计的钢渣沥青混凝土进行浸水马歇尔试验，测定混凝土的浸水马歇尔残留稳定度，以检验混凝土的水稳定性及配合比设计的可行性，试验结果见表15。表15 浸水马歇尔试验结果级配类型试验内容稳定度(KN)残留稳定度规范要求AC-20I常规马歇尔19.685.5%75%浸水马歇尔16.8AC-10I常规马歇尔19.890.3%浸水马歇尔17.9从表15中的数据可以看出，对AC-20I型钢渣沥青混凝土和AC-10I型钢渣沥青混凝土，混凝土残留稳定度分别为85.5%和90.3%，均达到

28、规范要求。说明钢渣沥青混凝土的水稳定性能良好，后期路面使用过程中有较好的抗水损害能力，也进一步减少了路面早期病害，保证了路面具有较好的耐久性能，延长了路面的使用寿命。（2)冻融劈裂试验结果在确定最佳沥青用量的情况下AC-20I型钢渣沥青混凝土和AC-10I型钢渣混凝土分别为5.5%、6.2%)对设计的钢渣沥青混凝土进行冻融劈裂试验，测定混凝土的劈裂强度比，以检验混凝土的水稳定性及配合比设计的可行性，试验结果见表16。 从表16中的数据可以看出，对AC-20I型钢渣沥青混凝土和AC-10I型钢渣沥青混凝土，混凝土劈裂强度比分别为87.5%和82.5%，均达到规范要求。说明钢渣沥青混凝土的水稳定性

29、能良好，后期路面使用过程中有较好的抗水损害能力，保证了路面具有较好的耐久性能。表16 冻融劈裂试验结果级配类型试验内容劈裂强度(KN)劈裂强度比规范要求AC-20I常规劈裂0.9187.5%75%冻融劈裂0.80AC-10I常规劈裂0.9582.5%冻融劈裂0.78.1.2.5 钢渣沥青混凝土中钢渣活性检验钢渣中活性石灰的存在是钢渣不稳定的主要原因，氧化铁在氧化钙中的有限固溶使氧化钙的水解速率变慢，固溶有铁的硅酸三钙会加速在1200左右的低温分解，产生的游离石灰又增加了钢渣的不稳定性。可以认为钢渣是一种具有一定水化活性的但又在不同程度上存在风化膨胀不稳性的矿物集合体，钢渣的风化膨胀是钢渣遇水后

30、产生的CaO的溶解和CH的析晶这一连续反应过程所产生的固相体积增大而造成的局部膨胀碎裂现象。最大限度的保持其水化活性又尽可能地克服和消除其不稳定性是钢渣治理和综合利用的关键。具体表现为实验室成型马歇尔试件经水浴浸泡后或钢渣沥青混凝土在路面使用期间经受冻融循环后，压实后的混凝土均会有不同程度的体积膨胀，或在试件表面能观察到裂缝或鼓包。这种现象对于钢渣沥青混凝土路面的使用性能是非常不利的，它可能使路面在使用不久出裂缝或拥包，影响路面美观和行车安全。而裂缝的存在又进一步加强路面的水损害，大大降低路面的使用寿命。因此，钢渣活性检验在设计钢渣沥青混凝土时是一个不可缺少的实验。在对钢渣沥青混凝土进行浸水马

31、歇尔试验时同时增加三个试件，将试件在将试件在60水浴中浸泡48h，然后取出冷却（24h）至室温，观察有无裂缝或鼓包，并用排水法（25大烧杯中轻放）测量试件的体积，并与未在60水浴中浸泡的之前的试件体积比较，测定结果如表17所示。从表17数据可以看出，钢渣沥青混凝土在60水浴中浸泡48h后，其体积变化大致为0.7-0.9%，符合我国规范规定的不大于1%的要求，但ASTM标准为不大于0.5%，由此可见国外对钢渣水化膨胀特别重视。若能对钢渣首先加以处理，如用高温蒸汽加速其早期水化膨胀，使钢渣在路面使用过程中的膨胀减小到最低程度，则能更加广泛地把钢渣推广应用。另外从AC-20I型钢渣沥青混凝土和AC-

32、10I型钢渣沥青混凝土的膨胀率值可以看出，AC-10I型钢渣沥青混凝土的膨胀率较AC-20I的小，可能是因为AC-10I钢渣型沥青混凝土的最佳沥青含量较高，钢渣表面的沥青膜较厚，在浸泡过程中水更难进入钢渣内部，即使在较高温度（60）下钢渣的膨胀也会大大降低。表17 钢渣活性检验结果试件排水体积(cm3)体积变化(%)性状描述浸泡前浸泡后单个试件平均值AC-20I1508.2512.50.840.84表面无明显鼓包、有少量细微裂缝2512.7516.40.723506.5511.40.96AC-10I1516.3520.50.810.782509.4513.70.843512.0515.60.7

33、.1.2.6 钢渣沥青混凝土高温稳定性试验结果与分析沥青混凝土是一种粘弹性材料，其物理力学性能与温度和荷载作用密切相关。通常所说的“高温”条件是指在使用过程中受交通荷载的反复作用，容易产生车辙、推移、拥包等永久变形（包括泛油）的温度范围，通常是指高于2530的气温条件。沥青路面在高温条件下或长时间承受荷载作用，沥青混凝土会产生显著的变形，其中不能恢复的部分成为永久变形。降低路面的使用性能，危及行车安全。从而缩短沥青路面的使用寿命。高速公路的车辙是沥青路面的最有危害的破坏形式之一。因此在实验室进行车辙试验，以此来检验钢渣沥青混凝土的动稳定度是必不可少的。在最佳油石比OAC（AC-20I型钢渣沥青

34、混凝土和AC-10I型钢渣沥青混凝土分别为5.5%、6.2%）下按JTJ052-2000中T0713-1993的有关规程制作车辙试验试件，按T0719-1993的有关规程进行车辙试验。即在60条件下用车辙试验机对设计的最佳油石比检验高温抗车辙能力，应注意控制轮胎的压力在0.7Mpa以及轮胎的行走速度。试验结果见表18所示。表18 武钢钢渣沥青混凝土车辙试验结果级配类型动稳定度（次/mm）平均值（次/mm）规范要求AC-20I41294014800次/mm3899AC-10I543266997967从表18中的数据可知，武钢钢渣AC-20I型沥青混凝土和AC-10I型沥青混凝土在最佳油石比时的车

35、辙试验结果动稳定度分别为4014次/mm和6699次/mm，达到规范要求的不小于800次/mm，说明武钢钢渣沥青混凝土的高温稳定性良好，满足混凝土后期路面使用的高温稳定性能。尤其对于上面层，其动稳定度达到6699次/mm，说明使用武钢钢渣的AC-10I型钢渣沥青混凝土在6.2%的油石比下有非常出色的高温稳定性能。.2 武汉-黄石高速豹泻段.2.1试验段概况 武黄大修工程于2002年10月10日正式开工，主要施工任务是对原水泥混凝土路面病害进行综合处治后，将水泥砼路面作为基层，在其上铺筑沥青混凝土路面。其中豹懈段匝道表面层是由钢渣沥青混凝土组成，全长约200m。图3 武黄高速公路大修工程钢渣试验

36、段（2003年）图4 武黄高速公路钢渣试验段匝道（2010年）.2.2 试验段材料组成设计试验室数据表明，可以利用钢渣制备钢渣SMA-13型沥青混合料，并为试验段提供生产配合比。设计的生产配合比合成级配如表19所示。表19 钢渣SMA-13生产配比合成级配曲线孔径（mm）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成级配（%）10094.066.725.121.017.615.414.113.09.7图2 钢渣SMA-13合成级配曲线 根据设计出的生产配合比进行验证试验，试验结果如表20所示。表20 钢渣SMA-13生产配合比验证试验结果试验项目试验结果技术要求残

37、留稳定度（%）95.280劈裂强度比（%）94.180动稳定度（次/mm）62403000析漏（%）0.030.1生产配合比验证结果表明，可以进行钢渣SMA-13试验段的铺筑工作。2.3 试验段的观测与检测2.3.1试验段外观试验段使用一个多月后，路面表层基本平整，表面粗糙，颗粒分布均匀。路面无拥包，无膨胀拱起现象，路表面有一些因为施工而引起的微小裂纹，并未出现开裂、松散等路面病害现象，并且表现出了良好的抗滑特性以及优良的路用性能。2.3.2 试验段路用性能检测在钢渣沥青混凝土铺筑完毕后，对其路用性能进行了全面的检测，包括渗水系数、平整度、构造深度以及摩擦系数等重要指标，结果依次见表21至表2

38、4。表21路面渗水系数检测试验报告序号测点位置最终读数（ml）液面情况渗水系数1行车道150长时间无变化02行车道200长时间无变化0表22 路面平整度检测试验报告序号(mm)12.2324.2032.15表23 路面构造深度检测试验报告序号位置砂体积（cm3）摊平砂直径（cm）构造深度（TD)(mm）上下方向左右方向平均值1行车道2521.522.5220.652行车道252222220.61表24 路面抗滑性能(摩擦系数)试验报告测点位置路面温度()测点摆值FBT温度修正值平均摆值BPN行车道2050054520550550560行车道2051051520520500510行车道20520

39、52520510520520行车道2050052520530520510行车道20550562.4 结论由上述检测结果可知，钢渣SMA-13结构层钢渣沥青混凝土在豹懈段匝道上的路用性能良好，完全满足高速公路的行车要求。将钢渣作为路面工程用集料，应用的前景广阔。越来越多的钢渣路的铺筑必将证明这一点。3 武汉市东湖高新开发区主干道3.1 试验段简介武汉光谷四路钢渣沥青混凝土试验段位于武汉东湖高新技术园区, 规划一路至高新五路之间，设计等级为次干道，全长约2.5Km。此试验段面层由沥青下面层与沥青上面层组成，其中下面层设计厚度为8cm，上面层设计厚度为5cm。路面设计宽度为16m。3.2 钢渣沥青混

40、凝土组成设计3.2.1 化学成分分析本试验段用钢渣来自武钢的热泼工艺处理钢渣， 该钢渣在露天堆放一年以上。对其进行了化学成分分析，结果见表25。表25 钢渣化学成分分析结果 SiO2Al2O3CaOMgOMnOFe2O3f-CaOLoss含量（%）w%13.683.4639.966.451.3921.492.109.58由于钢渣的化学成分与其稳定性、耐磨性的关系, 从而选择稳定性好、耐磨性高、适宜作沥青混凝土路面集料的钢渣。从表1可以看出, 钢渣的化学成分比较稳定。这主要是因为武钢钢渣杂质含量少, f-CaO、MgO 含量低, 并随存放期的延长, f-CaO、MgO 含量降低。3.2.2路用力

41、学性能试验武钢钢渣经反击破碎后，应用于本试验段的规格分为以下三种：1）31.5-19.0mm；2）19.0-9.5mm；3）16.0-2.36mm。其具体性能见表26。所有的性能指标均满足我国公路沥青路面施工技术规范的要求。 表26 钢渣集料性能试验结果 试验项目试验结果技术要求试验规程密度试验31.5-19.0mm表观相对密度3.4522.6T0304-2005吸水率 %1.2319.0-9.5mm表观相对密度3.4092.6吸水率 %1.9316.0-2.36mm表观相对密度3.3862.6吸水率 %2.33压碎值 %11.626T0316-2005洛杉矶磨耗值 %12.928T0317-

42、2005针片状含量 %8.315T0312-2005粘附性等级55级T0616-2000磨光值6742T0321-2005坚固性 %1.512T0314-2000浸水膨胀率1.12T03483.2.3级配设计对1）31.5-19.0mm、2）19.0-9.5mm、3）16.0-2.36mm档的钢渣集料以及1）13.2-4.75mm、2）4.75-0mm档石灰石集料严格进行筛分试验，最终确定AC-25C型钢渣沥青混合料级配，见表27：表 27 AC-25C合成级配通过率 筛孔尺寸31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075配合比31.6-19钢渣1

43、0091.28.60.80.80.80.80.80.80.80.80.80.820%19-9.5钢渣10010099.983.019.40.60.60.60.60.60.60.60.624%13.2-4.75石灰石100100100.0100.097.864.810.91.71.01.01.01.01.012%16.0-2.36钢渣10010100.099.999.674.032.019.614.410.67.34.81.722%4.75-0石灰石100100100.0100.0100.0100.097.387.462.540.023.714.69.219%矿粉100100100100.010

44、0.0100.0100.0100.0100.0100.099.398.191.23%合成级配100.98.281.776.060.546.430.124.418.513.39.57.25.3级配上限100100908376655242332417137级配下限10090756557452416128543级配中值1009583756654382920.514.51075对1）19-9.5mm、2）16.0-2.36mm档的钢渣集料以及1）4.75-2.36mm、2）4.75-0mm档石灰石集料严格进行筛分试验，最终确定AC-13C型钢渣沥青混合料级配，见表28。 表 28 AC-13C合成级配

45、通过率 筛孔尺寸1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075配合比19-9.5钢渣100 19.4 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 10%16-2.36钢渣10099.6 74.0 32.0 19.6 14.4 10.6 7.3 4.8 1.7 43%4.75-2.36石灰石100 100 99 90 21 8 3 2 2.0 2.0 22%4.75-0石灰石100 100.0 100.0 97.3 87.4 62.5 40.0 23.7 14.6 9.2 22%矿粉100 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0

46、100.0 99.3 98.1 91.2 3%合成级配100 91.8 78.7 58.0 35.4 24.7 17.1 11.8 8.7 6.0 100%级配上限100100856850382820158级配下限100906838241510754级配中值1009576.5533726.51913.51063.3初步性能检测与分析钢渣沥青路面试验段现场铺筑后，对其进行了路面钻芯及渗水系数的检测，检测结果见表29和表30。 表29 AC-25C钢渣沥青路面检测结果 桩号厚度 （mm）压实度（%）渗水系数K4+050859850K3+83079.69633K3+81087.399120 表30

47、AC-13C钢渣沥青路面检测结果 桩号厚度 （mm）压实度（%）渗水系数K4+05057.69560K3+83058.99633K3+81049.49580对路面检测实验结果分析可以得到，钢渣沥青路面的铺设厚度满足设计文件中AC-25C层须大于80mm，AC-13C层须大于50mm的要求。压实度满足设计文件中压实度须大于95%的要求。渗水系数结果表明，该沥青路面结构致密，路表的水很难渗透入沥青层里面。这些检测结果甚至优于采用天然石料的同结构沥青路面，充分证明了钢渣在沥青路面面层应用的可行性，同时也保证了该钢渣沥青路面的耐久性和良好的抗水损害性能。根据现场的铺筑情况可以看出，钢渣沥青混合料在摊铺

48、车螺旋槽里面分布均匀，无明显离析现象。铺筑完毕后，观察发现路表面平整密实，没有明显轮迹、裂缝、推挤、油汀、油包等缺陷，且无明显离析现象。路面钻芯试件结构致密，颗粒结构分布均匀，均证明了铺筑效果良好。3.4结论1） 这次在位于武汉市东湖高新技术园区主干道内铺设的钢渣沥青混凝土路面检测结果均达到预期目标，铺筑效果良好，有利于钢渣今后更大规模的推广应用；2） 根据现场试验情况和有关规范要求，钢渣集料的加工需要符合棱角性要求，灰分不得大于1%，为了更好的保证钢渣集料的质量，建议对现有加工生产线进行技术改造与升级，即将锤直破碎改为保护颚式破碎机，并且加装滚筒筛分系统。这样有利于进一步降低钢渣生产成本，扩

49、大钢渣与天然石料的价格差异，控制原材料价格，减少资源费用。六 效益分析武汉钢铁集团金属资源有限责任公司作为标准的申报单位，对钢渣在沥青玛蹄脂碎石混合料中的应用进行了长期的研究和应用，根据自己对沥青玛蹄脂碎石混合料集料加工的经验，并结合其他相关兄弟单位的使用情况，我们对沥青玛蹄脂碎石混合料用钢渣标准进行详细计算如下：1直接经济效益项目已经铺筑了武黄高速大修工程、武汉钢铁集团冶金渣公司环厂西路、仙桃汉江大桥、武汉市东湖高新开发区主干道等多处大型试验路段。为计算方便，我们以武钢冶金渣公司环厂西路工程为计算标准。2002年12月13日、12月14日，项目课题组在武钢冶金渣公司环厂西路铺筑钢渣混凝土试验

50、段, 试验段全长230米，设计摊铺宽度6.50米，分中面层和上面层两层铺筑。中面层结构为AC-20型，上面层结构为AC-10I型。直接经济效益以此进行计算分析。1.1 具体材料计算具体材料计算如下： 中面层各材料用量 长度：230m，宽：6.5m，厚度：4.5cm； 体积为：2306.50.045=67.3m3； 混合料重量：67.32.718=182.92吨； 沥青用量：182.925.21%=9.53吨；钢渣用量：182.92-9.53=173.39吨。 上面层材料用量 长度：230m，宽：6.5m，厚度：3.0cm； 体积为：2306.50.03=44.85m3； 混合料重量：44.852.637=118.27