沥青路面水泥稳定钢渣碎石基层路用性能研究

黑龙江交通科技

HEILONGJIANGJIAOTONGKEJI

No．1，2019（SumNo．299）

沥青路面水泥稳定钢渣碎石基层路用性能研究

刘汝嘉

（中国路桥工程有限责任公司，四川仁寿620500）

摘

要：为了探究钢渣在沥青路面半刚性基层应用的可行性，通过7d无侧限抗压强度试验，劈裂抗拉试验，抗压回弹模量试

7d无侧限抗压强验对3种钢渣掺配比例的水泥稳定钢渣碎石混合料的路用性能进行探究。结果表明：随着钢渣比例升高，

度与抗压回弹模量随之降低，劈裂抗拉强度受钢渣含量影响较小。在现场工程中7d无侧限抗压强度与抗压回弹模量均高于室内试验数值，证明了钢渣在半刚性基层应用的可行性。关键词：道路工程；钢渣；水泥稳定碎石钢渣基层；路用性能中图分类号：U416.217

文献标识码：A

文章编号：1008－3383（2019）01－0016－02

DOI:10.16402/j.cnki.issn1008-3383.2019.01.006

Studyonroadperformanceofcementstabilizedsteelslagmacadambaseforasphaltpavement

LIUＲu－jia

（ChinaＲoadandBridgeEngineeringCo．，Ltd．，Ｒenshou，Sichuan620500，China）

Abstract：Inordertoexplorethefeasibilityofsteelslagapplicationinsemi－rigidbaseofasphaltpavement，through7dunconfinedcompressivestrengthtest，splittingtensiletest，compressivereboundmodulustest，threekindsofsteelslagblendingproportionofce-mentstabilizedsteelslagTheroadperformanceofthegravelmixwasexplored．Theresultsshowthatwiththeincreaseofsteelslagra-tio，the7dunconfinedcompressivestrengthandcompressivereboundmodulusdecrease，andthesplittingtensilestrengthislessaf-fectedbysteelslagcontent．Inthefieldengineering，the7dunconfinedcompressivestrengthandcompressivereboundmodulusarehigherthantheindoortestvalues，whichprovesthefeasibilityofsteelslagapplicationinsemi－rigidbase．Keywords：roadengineering；steelslag；cementstabilizedgravelsteelslagbase；roadperformance

1引言

见表1～表3。

表1

初凝时间42．5#矿渣水泥技术性质

水泥胶砂抗压强度/MPa3d24．628d42．1随着我国钢铁冶炼工业的快速发展，炼钢过程——钢渣数量也相当可观，钢渣堆放产生的副产物—

不仅浪费大量土地资源，而且对周围生态环境造成恶劣影响。与此同时我国公路建设需要大量路渣材料，将钢渣合理利用在路面工程中，不仅可以废物利用，节约资源，还可保护生态资源，因此具有良好的经济效益与社会效益。

本文依托某一级沥青路面公路建设工程（交通

对水泥稳定钢渣碎石混凝土的路量为特重交通），

用性能展开研究，以期对工程实践进行指导。

终凝时间/min212标准稠度用水量/%7．2水泥胶砂抗折强度/MPa3d4．928d7．7安定性（煮沸法）合格/min118表2

筛孔尺寸/mm通过率/%31．510019．094．79．575．2钢渣筛分级配

4．7556．42．3640．80．622．10．0753．5表3

化学成分含量/%CaO39．21SiO27．66钢渣化学成分

Fe2O3Al2O324．141．03MgO13．53SO30．32MnO11．26P2O52．33f－CaO0．5222．1

原材料试验

原材料性能及指标

#

钢渣为辽宁试验采用水泥为42．5矿渣水泥，

某钢厂生产，水泥技术性质与钢渣筛分、化学成分

收稿日期：2018－08－14

钢渣膨胀率试验

《钢渣混合料路面基层施工技术规程》（YBJ230－91）规定钢渣浸水膨胀率不大于2．0%，本文对试验用钢渣进行10d水浴浸泡，试验结果如表4所示。

2．2

作者简介：刘汝嘉（1991－），助理工程师，研究方向：路面结构与材料。男，四川仁寿人，

·16·

第1期

刘汝嘉：沥青路面水泥稳定钢渣碎石基层路用性能研究

总第299期

表4

钢渣10d膨胀率试验

浸泡时间/d12345678910膨胀量/mm0．230．450．620．840．931．011．041．051．061．06图110d钢渣膨胀率

由表4与图1可知，钢渣膨胀率为0．7%，满足

规范要求，钢渣在第5天后膨胀减缓，说明该钢渣可用于沥青路面基层材料。

3水泥稳定钢渣碎石基层路用性能

结合工程实际情况，选取碎石与钢渣比例为60∶40，50∶50，40∶60，水泥掺量为4%。按照《公路

工程无机结合料稳定材料试验规程》

（JTGE51－2009）成型试件并进行重型击实试验，7d无侧限抗压强度试验，劈裂强度试验以及抗压回弹模量试验。

3．1重型击实试验

通过重型击实试验得到三种水泥稳定钢渣碎石混合料的最大干密度与含水量如表5所示。

表5

不同钢渣碎石比例重型击实试验结果

碎石钢渣比例最大干密度/（g/cm3）最佳含水量/%60∶402．3425．350∶502．3695．840∶602．2816．1由表5可知，随着钢渣比例增加，水泥稳定钢渣碎石混合料的最大干密度与最佳含水量同时升高。分析原因为钢渣密度高于碎石，且钢渣与水可发生水化作用，可消耗一定量自由水，因此最大干密度与最佳含水量均随钢渣比例增加而升高。3．27d无侧限抗压强度试验

为了探究钢渣比例对混合料早期强度影响，对3种不同比例的混合料进行抗压强度试验，试验结果如表6所示。

表6

不同钢渣碎石比例7d无侧限抗压强度试验结果

碎石钢渣比例抗压强度/MPa规范要求/MPa60∶403．9163．5～4．550∶503．7843．5～4．540∶603．4013．5～4．5由表6可知，随着钢渣比例增加，混合料的7d无侧限抗压强度呈下降趋势，分析原因可能为钢渣

比例较多时，钢渣的水化作用不充分，且钢渣与水发生膨胀，降低了混合料结构密实性，其次钢渣前期水化作用较弱，未能产生足够凝胶物质使得混合料更加密实。且当钢渣比列为60%时，抗压强度为3．401MPa，低于规范要求的3．5MPa。3．3劈裂强度试验

为了探究钢渣比例对混合料抗拉性能的影响，分别进行劈裂试验，试验结果如表7所示。

表7

不同钢渣碎石比例7d无侧限抗压强度试验结果

碎石钢渣比例养护龄期/d抗压强度/MPa规范要求/MPa60∶40900．4870．4～0．650∶50900．4760．4～0．640∶60900．4710．4～0．6劈裂试验主要反映混合料的粘结性能，

骨料嵌挤作用对其结果影响较小。由表7可知，随着钢渣比例增加，混合料的劈裂强度略有降低，说明钢渣比例对混合料的抗拉强度影响较小。3种混合料劈裂抗拉强度全部大于0．4MPa，均满足规范要求。3．4抗压回弹模量试验

为了探究钢渣比例对混合料抗压回弹模量的影响，分别进行抗压回弹模量试验，试验结果如表8所示。

表8

不同钢渣碎石比例抗压回弹模量试验结果

碎石钢渣比例养护龄期/d抗压强度/MPa规范要求/MPa60∶409015431300～170050∶509013891300～170040∶609012761300～1700抗压回弹模量可反映基层在荷载应力与变形关系。由表8可知，随着钢渣比例增加，混合料的抗压回弹模量下降，这与无侧限抗压强度变化趋势相似，说明钢渣比例过多会对半刚性基层的刚度产生不利影响。3种比例混合料抗压回弹模量均满足规范要求。

4试验路段检测

根据室内路用性能试验可知，只有50%与40%

两种比例钢渣混合料路用性能满足规范要求，为了最大限度利用钢渣资源，试验路段钢渣掺配比例选取为50%。试验路铺筑90d后，基层状况进行观测，发现在局部位置出现细微裂缝，分析原因为混合料搅拌不均匀，导致集料发生离析，且钢渣吸水后膨胀产生次应力，导致路面基层产生局部裂缝。

为了探究试验路基层抗压性能与抗变形能力，养生7d后钻芯取样进行无侧限抗压强度试验，养生90d后进行抗压回弹模量试验。抗压强度与抗压回弹模量试验数据如表9所示。

（下转第19页）

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第1期付飞：山区高速公路选线和路线设计研究总第299期

这样才能够保证路线设与山区实际情况进行结合，

计的合理性和科学性，为高速公路的选线提供有效保障。平面线形一般情况下都是直接由直线和平曲线相互组合而成。在进行平面线形分析时，在车辆驾驶通常情况下可以被看作是以一种离心运动的状态在行驶。所以在这种背景下，车辆必须要能够提供足够的横向摩擦力，这样才能够保证车辆在行驶时的速度，同时还能够保证车辆可以被控制在曲线内实现运动。平曲线内行驶过程中，离心力与车速相互之间的平方比可以被看作是正比，但是与曲线半径相互之间却呈现出反比状态。由于受到离心力的影响和作用，所以车辆会产生出横向倾覆的情况，甚至严重的时候，还有可能会出现侧向滑移等一系列的危险情况。如果这种现象发生，无法及时采取有针对性的措施对其进行处理，那么势必会导致驾驶员处于高度精神紧张的状态，严重时，还会引发交通安全事故。在针对这一现象进行处理时，平曲线的设置需要有最小曲率半径起到良好的限制性作用。除此之外，在进行设计线路的时候，还要在平曲面的连接上给予足够的关注和重视，在连接过程中，要利用具有一定缓和性特征的曲线来实现过渡，这样能够保证路线的设计具有合理性和有效性。从相关数据调查结果分析得出，在实践中如果平曲线的曲率半径已经无法超过400m的时候，或者是在通过对实际情况进行调查之后，发现曲率半径在转化过程中的状态比较明显，而且过渡的连接长度无法达到100m的时候。需要引起注意，因为如果处于这种状态下，是非常容易引起交通事故的。所以在针对山区高速公路进行线路设计和具体选线的时候，一定要将这一设计融入其中，保证路线设计的有效性和针对性。（上接第17页）

表9

桩号K63+180K63+200K63+220K63+240K63+260K63+2803竖向与平面线形组合设计

在针对山区高速进行路线设计的时候，要与实

际进行结合，特别是要对山区的特殊情况给予一定的关注和重视。在路线设计时，必须要尽可能满足路线具体规划时提出的基本要求，这样才能够结合实际，提出各种不同类型的绕行。而为了实现这一根本目的，需要将竖向与平面线形之间建立良好的组合。线形相互之间的组合，是否具有一定的合适性，将会直接影响到交通运输安全。所以在针对线形进行组合使用的时候，要结合实际，对于一些线形过渡并不是很平缓的区域，尽可能设置符合实际要求的一些交通标志或者是符号。这样不仅能够从根本上保证整个山区高速公路的质量，而且还能够提供有针对性的安全防护措施，尽可能将交通安全事故发生的几率降低到最小。4

结束语

山区高速公路在建设的时候，路线的设计和选择具有非常重要的影响，同时为了保证山区高速公路的建设质量，需要提高对公路选线和路线设计的要求。这样不仅能够从根本上满足山区高速公路建设的特殊性要求，而且还能够保证运行过程中的安全性和稳定性。

参考文献：［1］李新功．山区高速公路路线设计思路及选线方法的研

J］．交通世界，2018，（9）：148－149．究［

［2］孙聪．山区高速公路路线设计基本思路及选线方法的

J］．林业科技情报，2017，49（1）：94－96．研究［

［3］毛精骏．山区高速公路路线设计基本思路及选线方法

J］．四川建材，2015，41（4）：131－132+140．的研究［

试验路抗压强度与抗压回弹模量试验结果

抗压强度/MPa抗压回弹模量/MPa5结语

3．9013．9203．8873．8943．8593．915147614911465147314801472试验路7d无侧限抗压强度与抗由表9可知，

压回弹模量均满足规范要求。另外抗压强度与抗压回弹模量均大于室内试验数值，分析原因为现场为大型碾压设备压实，而室内试验试件均为重型击实成型，现场压实功更大，其次是试验路的水泥用量偏高，因此试验路强度及抗变形能力均高于室内试验数据。

（1）在水泥掺量一定的条件下，水泥稳定钢渣

7d无侧限抗压强度越碎石基层中钢渣比例越多，

低，早期强度越差，抗压回弹模量也随之降低；劈裂抗拉强度受钢渣含量影响较小。

（2）由于现场工程碾压设备压实功远高于室

50%掺内击实设备，且水泥含量较室内试验偏高，

配比例的钢渣基层7d与90d抗压回弹模量均大于室内试验数值，均能满足规范要求，证明了钢渣在半刚性基层应用的可行性。

参考文献：［1］潘放，李军，赵平，等．钢渣在沥青路面基层中的应用

2002，（6）：［J］．合肥工业大学学报（自然科学版），

1218－1221．［2］卢发亮，李晋．济钢转炉钢渣在路面基层中的应用研

（8）：262－266．J］．公路，2013，究［

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