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公路钢渣基层与钢渣沥青混合料路用性能研究
作 者: 周启伟
导 师: 凌天清
学 校: 重庆交通大学
专 业: 道路与铁道工程
关键词: 道路工程 水泥稳定钢渣碎石 钢渣沥青混合料 沥青浸渍法 路用性能
分类号: U414
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 86次
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内容摘要
钢渣作为一种工业废渣,其物理力学性能与轧制碎石较为接近,是一种潜在的优良筑路材料;但因其自身会遇水微膨胀性极大的限制了钢渣在道路工程中的推广和应用。我国钢渣排放量大、利用率低、对环境污染严重,炼钢厂也迫切希望能将钢渣安全经济地应用到道路工程中,提高钢渣的利用率,减少对环境的污染。介于现状,本文以云南安宁地区的钢渣作为研究对象,探讨钢渣作为路面基层及沥青混合料骨料的可行性及其路用性能,具有重要的工程应用价值。通过室内试验,分别进行了以下几方面的研究:①分析云南安宁地区钢渣的物理性能、矿物组成,膨胀性等基本性能的优劣性;②将钢渣与轧制碎石进行复合掺配组成水泥类无机结合料,以7d无侧限抗压强度作为参考指标,得出水泥、钢渣、轧制碎石的最佳掺量。根据优化后的配合比研究水泥稳定钢渣碎石的物理力学性能及干缩性能;③以钢渣作为沥青混合料骨料研制了S-ATB25、S-AC13、S-SMA10三种钢渣沥青混合料,然后分别测定分析了其各项路用性能;④针对钢渣表面多孔吸油的特性,研究了有效沥青用量的计算方法并修正了吸水率C值。研究表明:①与轧制碎石相比,钢渣压碎值等物理指标满足相关规范要求;钢渣容重及吸水率较大;②安宁钢渣的游离氧化钙含量为0.61%小于3%,钢渣的浸水膨胀率的均值为1.06%均符合相关规范要求;③在水泥稳定钢渣碎石中,碎石的最佳掺量为40%,钢渣的遇水微膨胀性对半刚性基层材料的干缩有一定的补偿和缓解作用;④由于钢渣表面孔隙中吸附了大量的沥青,因此S-ATB25、S-AC13、S-SMA10的最佳油石比分别为5.0%、5.6%、6.6%,比同级配的轧制碎石作为骨料高出0.6%1.4%;⑤根据沥青浸渍法测出钢渣沥青混合料的有效密度并用于修正马歇尔设计指标;根据公式Gse = Gsb + C×(Gsa -Gsb)反算得出C值的范围为0.470.53;⑥三种钢渣沥青混合料的浸水膨胀率低于2%,说明钢渣安定性良好,⑦采用车辙试验、浸水马歇尔试验和冻融试验结果显示钢渣沥青混合料具有良好的高温稳定性和良好的水稳定性,间接拉伸试验、摆式仪测试和渗水仪测试结果显示钢渣沥青混合料也具有良好的低温性能、抗渗性能及抗滑性能。本文还对水泥稳定钢渣碎石的工程应用、经济效益、社会效益和环境影响进行了初步的探讨和简单的分析,有助于钢渣的进一步推广和应用。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-8 第一章 绪论 8-16 1.1 研究的目的和意义 8-9 1.2 国内外研究概况及存在的问题 9-14 1.2.1 国外研究概况 9-11 1.2.2 国内研究概况 11-13 1.2.3 存在的问题 13-14 1.3 研究内容与研究目标 14-16 1.3.1 研究内容 14 1.3.2 研究目标 14 1.3.3 研究路线 14-16 第二章 钢渣材料性能研究 16-21 2.1 钢渣的物理性质 16-17 2.2 钢渣的化学成分及矿物组成 17 2.3 钢渣的膨胀率试验 17-18 2.4 钢渣在路面中应用的原则与可行性 18-19 2.5 小结 19-21 第三章 水泥稳定钢渣碎石的组成设计 21-28 3.1 水泥稳定钢渣的早期强度试验分析 21-23 3.2 水泥稳定钢渣强度形成机理和提高早期强度的措施 23-24 3.3 水泥稳定钢渣碎石基层的配合比设计 24-26 3.4 本章小结 26-28 第四章 水泥稳定钢渣碎石混合料的力学特性研究 28-40 4.1 无侧限抗压强度变化规律 28-32 4.1.1 无侧限强度测定与分析 28-30 4.1.2 后期强度微观分析 30-32 4.2 劈裂强度测试 32-33 4.2.1 试验方法 32 4.2.2 试验结果及分析 32-33 4.3 抗压回弹模量测试 33-34 4.3.1 试验方法 33-34 4.3.2 试验结果及分析 34 4.4 水泥稳定钢渣碎石的干缩性能研究 34-39 4.4.1 干缩机理分析 34-35 4.4.2 试验方法 35-36 4.4.3 试验结果及分析 36-39 4.6 本章小结 39-40 第五章 钢渣沥青混合料配合比设计 40-59 5.1 原材料性质 40-41 5.2 配合比设计标准 41-42 5.3 钢渣沥青混合料合理体积参数研究 42-49 5.3.1 沥青混合料的理论最大相对密度以及与之密切相关的几个概念 42-43 5.3.2 沥青混合料理论最大相对密度的计算方法探讨与比较 43-46 5.3.3 沥青浸渍法简介 46-47 5.3.4 沥青浸渍法测试结果及分析 47-48 5.3.5 钢渣沥青混合料级配的确定及合理体积参数的计算方法 48-49 5.4 最佳油石比的确定 49-58 5.4.1 S-ATB25 钢渣沥青碎石的最佳油石比 49-52 5.4.2 S-AC13 钢渣沥青混合料的最佳油石比的确定 52-54 5.4.3 S-SMA10 钢渣沥青玛蹄脂碎石混合料最佳油石比的确定 54-57 5.4.4 合成矿料的沥青吸收系数C 值的反算 57-58 5.5 本章小结 58-59 第六章 钢渣沥青混合料路用性能与分析 59-74 6.1 钢渣沥青混合料的高温稳定性评价 59-61 6.2 钢渣沥青混合料的水稳定性检验 61-65 6.3 钢渣沥青混合料的低温抗裂性检验 65-68 6.4 钢渣沥青混合料的膨胀特性 68-69 6.5 钢渣沥青混合料渗水系数检验 69-70 6.6 钢渣沥青混合料的抗滑性能检验 70-72 6.7 本章小结 72-74 第七章 依托工程铺筑及效益影响分析 74-81 7.1 依托工程概况 74-75 7.1.1 试验路简介 74 7.1.2 设计、施工依据及参考 74 7.1.3 钢渣膨胀性试验 74-75 7.2 试验路配合比设计 75-76 7.2.1 配合比设计 75-76 7.2.2 设计结论 76 7.3 施工控制 76-78 7.4 社会、经济效益和环境影响分析 78-81 7.4.1 社会效益分析 78-79 7.4.2 经济效益分析 79 7.4.3 钢渣对环境的影响 79-80 7.4.4 对环境的影响分析 80-81 第八章 主要结论与展望 81-83 8.1 主要结论 81-82 8.2 建议 82-83 致谢 83-84 参考文献 84-87 在学期间发表的论著及取得的科研成果 87
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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 道路工程 > 道路建筑材料
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