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文檔簡(jiǎn)介

《鋼渣-碎石瀝青路面施工技術(shù)規(guī)程》編制說明

一、工作簡(jiǎn)況

1、任務(wù)來源

2022年6月20日,中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)發(fā)布“關(guān)于開展《鋼

渣-碎石混合礦料級(jí)配瀝青混合料路面施工技術(shù)規(guī)程》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)通知”(【2022】

中科促標(biāo)字第240號(hào)),項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)為CI2022126。

2、制定背景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,同時(shí)極大地帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,在冶

煉鋼鐵的生產(chǎn)過程中,也產(chǎn)生著大量的工業(yè)廢棄物—鋼渣。由于鋼渣只進(jìn)行了一系

列簡(jiǎn)單的堆棄處理,未經(jīng)過深層次的處理,隨意堆放會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,

這與我國(guó)提倡構(gòu)建的環(huán)境友好型社會(huì)相違背。因此要重視鋼渣的再利用,如何變廢

為寶,不斷提高鋼渣的綜合利用率應(yīng)該是現(xiàn)階段全社會(huì)共同關(guān)注的重點(diǎn)。

采用鋼渣瀝青混合料進(jìn)行公路工程瀝青路面鋪筑,主要利用鋼渣“變廢為

寶”、硬度高、壓碎值小、磨光值高、耐磨性及與瀝青黏附性性能好等的優(yōu)勢(shì),其

在英國(guó)、美國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)被較為普遍的應(yīng)用,并且具有相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),

對(duì)于目前處于公路工程建設(shè)高峰期的中國(guó),目前已經(jīng)在江西、湖北、云南、河北、

上海等省市進(jìn)行了推廣應(yīng)用,取得了顯著成果,近幾年鋼渣瀝青混合料路面應(yīng)用數(shù)

量在持續(xù)快速增加。調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn),由于歷史的原因,大量的廢棄鋼渣破碎加工

后,大都存在不合格的粒徑規(guī)格,對(duì)鋼渣不合格粒徑規(guī)格處理經(jīng)濟(jì)成本急劇增加,

性價(jià)比低,因此用合格碎石代替成為一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的方式,本規(guī)程將按照此種

技術(shù)方案配制的瀝青混合料命名為鋼渣-碎石瀝青混合料。但現(xiàn)行的公路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)和地方標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)鋼渣-碎石瀝青混合

料設(shè)計(jì)與施工沒有一套相對(duì)應(yīng)可用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致很多技術(shù)人員在設(shè)計(jì)、施工階

段無據(jù)可依,完全靠經(jīng)驗(yàn)方法執(zhí)行,效果不甚理想,因此,急需一套《鋼渣-碎石瀝

青混合料施工技術(shù)規(guī)程》予以指導(dǎo)。

為適應(yīng)公路建設(shè)需要與環(huán)境保護(hù)需求,盡量利用廢棄鋼渣代替部分碎石,配

制性能合格的鋼渣-碎石瀝青混合料,從2016年開始,編寫組和相關(guān)企業(yè)聯(lián)合以萍

鋼鋼渣、湘鋼鋼渣和漣源鋼渣為研究對(duì)象,進(jìn)行了《萍鋼鋼渣物化和力學(xué)特性及應(yīng)

用技術(shù)研究》、《湘鋼鋼渣物化和力學(xué)特性及應(yīng)用技術(shù)研究》、《漣鋼鋼渣物化和力學(xué)

特性及應(yīng)用技術(shù)研究》和《萍鋼鋼渣瀝青混合料設(shè)計(jì)與施工技術(shù)及示范工程》等項(xiàng)

目,在研究鋼渣特性及鋼渣-瀝青微觀作用基礎(chǔ)上,完成了AC-13,SMA-13,PAC-13,

AC-16和AC-20,AC-25鋼渣-碎石瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)和性能試驗(yàn),鋼渣-碎

石瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和性能驗(yàn)證,修筑試驗(yàn)路和性能跟蹤。經(jīng)過一系列試

驗(yàn)研究和實(shí)體工程驗(yàn)證,其具有良好的路用性能,特指定本規(guī)程。本標(biāo)準(zhǔn)以鋼渣代

替部分粗集料或細(xì)集料碎石,對(duì)鋼渣、碎石、級(jí)配、瀝青混合料及其路用性能總結(jié)

提出相關(guān)技術(shù)要求,進(jìn)一步增強(qiáng)了其實(shí)用性與應(yīng)用范圍。

3、起草人及分工

本文件起草單位:長(zhǎng)沙理工大學(xué)、萍鄉(xiāng)公路勘察設(shè)計(jì)院、江西聯(lián)達(dá)白源冶金有

限公司、萍鄉(xiāng)市公路事業(yè)發(fā)展中心、湖南民道工程檢測(cè)有限公司、湖南中交民智工

程科技有限責(zé)任公司。

劉明金、李闖民、劉毅、曾松華、羅菊佗、賴敏、甘有為、劉智堃、吳

昆、黎建林、李偉、黃高興、李舒、鄧覃浩、易帥兵、張洪顯、唐鈔、舒

超、鄒均芳、柯望、劉泉、劉艫標(biāo)、何鼎輝。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及所做的工作見下表:

表1標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及工作

序號(hào)參加單位起草人主要工作

1萍鄉(xiāng)公路勘察設(shè)計(jì)院劉明金項(xiàng)目負(fù)責(zé),項(xiàng)目申報(bào),實(shí)體工程和標(biāo)準(zhǔn)條文起草

負(fù)責(zé)項(xiàng)目的組織,編制調(diào)研和試驗(yàn)驗(yàn)證方案并實(shí)

2長(zhǎng)沙理工大學(xué)李闖民

施,確定標(biāo)準(zhǔn)大綱,條文編寫。

萍鄉(xiāng)市公路事業(yè)發(fā)展國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)資料的收集,負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)起

3劉毅

中心草和編制說明的編寫工作;

萍鄉(xiāng)市公路事業(yè)發(fā)展

4曾松華參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

中心

5萍鄉(xiāng)公路勘察設(shè)計(jì)院羅菊佗參與方案確定,關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的試驗(yàn)驗(yàn)證

6萍鄉(xiāng)公路勘察設(shè)計(jì)院賴敏參與方案確定及標(biāo)準(zhǔn)編寫、參與試驗(yàn)驗(yàn)證等

7長(zhǎng)沙理工大學(xué)甘有為負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)調(diào)研事宜、參與方案確定、試驗(yàn)驗(yàn)證等

8萍鄉(xiāng)公路勘察設(shè)計(jì)院劉智堃參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等

江西聯(lián)達(dá)白源冶金有

9吳昆參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

限公司

10萍鄉(xiāng)公路勘察設(shè)計(jì)院黎建林參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

江西聯(lián)達(dá)白源冶金有

11李偉參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

限公司

江西聯(lián)達(dá)白源冶金有

12黃高興參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

限公司

湖南民道工程檢測(cè)有

13李舒參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等。

限公司

14長(zhǎng)沙理工大學(xué)鄧覃浩參與調(diào)研及試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理,標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等

15長(zhǎng)沙理工大學(xué)易帥兵參與調(diào)研及試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理,標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等。

16長(zhǎng)沙理工大學(xué)張洪顯參與調(diào)研及試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理,標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等。

17長(zhǎng)沙理工大學(xué)唐鈔參與試驗(yàn)驗(yàn)證

18長(zhǎng)沙理工大學(xué)舒超參與調(diào)研及試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理,標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等。

19長(zhǎng)沙理工大學(xué)鄒均芳參與實(shí)體工程

20長(zhǎng)沙理工大學(xué)柯望參與試驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)體工程,施工工藝

21長(zhǎng)沙理工大學(xué)劉泉參與試驗(yàn)驗(yàn)證

22長(zhǎng)沙理工大學(xué)劉艫標(biāo)參與試驗(yàn)驗(yàn)證,數(shù)據(jù)整理

23長(zhǎng)沙理工大學(xué)何鼎輝參與試驗(yàn)驗(yàn)證

4、編制過程說明

4.1起草階段

2022年8月,項(xiàng)目組完成江西省交通廳《萍鋼鋼渣瀝青混合料設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

及示范工程》等項(xiàng)目,并對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)鋼渣及鋼渣-碎石瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了調(diào)

研;課題組轉(zhuǎn)換角色成立標(biāo)準(zhǔn)編寫組,申請(qǐng)立項(xiàng)。

2022年9月-12月,編寫組總結(jié)提出我國(guó)常用于道路的鋼渣特性,總結(jié)提出適

合我國(guó)氣候的鋼渣-碎石瀝青材料的技術(shù)要求,總結(jié)鋼渣-碎石瀝青混合料設(shè)計(jì)和施

工工藝。對(duì)一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)補(bǔ)充驗(yàn)證,深入論證。根據(jù)編寫的內(nèi)容,編寫組

一致同意更改團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)名稱為:鋼渣-碎石瀝青路面施工技術(shù)規(guī)程。

2023年1月-7月,提出適合我國(guó)氣候的鋼渣-碎石瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)、標(biāo)

準(zhǔn)和試驗(yàn)方法;完成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制征求意見稿。形成編制說明草稿。

4.2征求意見階段

9月,標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)國(guó)際科促會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)在全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái),面

向社會(huì)進(jìn)行公開征求意見。同時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)編制工作組組織向相關(guān)機(jī)構(gòu)、單位進(jìn)行定向

征求意見。

4.3審查階段

4.4報(bào)批階段

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù),修訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí),還包括修訂

前后技術(shù)內(nèi)容的對(duì)比

1、標(biāo)準(zhǔn)的編寫原則

本標(biāo)準(zhǔn)編寫將遵循如下編制原則:

①服務(wù)相關(guān)規(guī)范、通用性原則。做好與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的協(xié)調(diào)、銜接,保證技

術(shù)規(guī)范體系的統(tǒng)一性、完整性和一致性。

②成熟性原則。鑒于本標(biāo)準(zhǔn)的可靠性和重要性,編寫的技術(shù)規(guī)程須進(jìn)行充分技

術(shù)論證或試驗(yàn)驗(yàn)證,應(yīng)依據(jù)充分,理論正確,驗(yàn)證可信,確保編制標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)成熟

性、可靠性。

③可操作性原則。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)條文明晰、規(guī)范,簡(jiǎn)便易用,可操作性強(qiáng)。

2、提出本標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)

2.1鋼渣材料技術(shù)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法

1)鋼渣化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)質(zhì)量要求應(yīng)符合表2:

表2鋼渣化學(xué)性能指標(biāo)質(zhì)量要求

檢測(cè)項(xiàng)目單位技術(shù)要求試驗(yàn)方法

游離氧化鈣含量%≤3.0YB/T4328

金屬鐵含量%≤2.0YB/T4188

放射性核內(nèi)照射指數(shù)-

≤1.0GB6566

素限量外照射指數(shù)-

鋼渣化學(xué)性能指標(biāo),游離氧化鈣含量,金屬鐵含量,放射性核素限量。檢查項(xiàng)

目和試驗(yàn)方法化學(xué)性能指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于GB/T24765-2009耐磨瀝青路面用鋼渣,金

屬鐵含量2%,放射性核素限量,內(nèi)照射指數(shù)1%,外照射指數(shù)1%,和JT/T1086-2016

瀝青混合料用鋼渣,游離氧化鈣含量3%,放射性核素限量,內(nèi)照射指數(shù)1%,外照射

指數(shù)1%。

2)鋼渣粗集料檢查項(xiàng)目和物理力學(xué)性能指標(biāo)質(zhì)量要求應(yīng)符合表3。

粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙,質(zhì)量應(yīng)符合表3的規(guī)定。當(dāng)單一規(guī)格集料

的質(zhì)量指標(biāo)達(dá)不到表中要求,而按照集料配比計(jì)算的質(zhì)量指標(biāo)符合要求時(shí),工程上

允許使用。鋼渣粗集料技術(shù)要求主要來源于JTGF40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)

規(guī)范。根據(jù)鋼渣的自身特性,對(duì)相對(duì)密度、壓碎值、洛杉磯磨耗損失,吸水率,依

據(jù)JT/T1086-2016瀝青混合料用鋼渣適當(dāng)提高至2.9,22%,22%,吸水率適當(dāng)放寬

至3%。GB/T25824-2010道路用鋼渣技術(shù)要求和GB/T24765-2009耐磨瀝青路面

用鋼渣,相對(duì)密度為2.9,吸水率為3%。

表3鋼渣粗集料檢查項(xiàng)目和物理力學(xué)性能指標(biāo)質(zhì)量要求

高速公路及一級(jí)公路其他等級(jí)公

檢查項(xiàng)目單位試驗(yàn)方法

表面層其他面層路

表觀相對(duì)密度-≥2.9≥2.9≥2.9T0304

壓碎值%≤22≤24≤28T0316

洛杉磯磨耗損失%≤22≤26≤30T0317

針片狀顆粒含量≤15≤18-

粒徑大于9.5mm%≤12≤15-

T0312

粒徑小于9.5mm≤18≤20-

磨光值-≥42--T0321

堅(jiān)固性%≤12≤12T0314

按照J(rèn)TGE20-2011

與瀝青粘附性級(jí)≥5≥4≥4

中T0616方法試驗(yàn)

吸水率%≤3≤3≤3T0307

水洗法<0.075mm

%≤1≤1≤1T0302

顆粒含量

GB/T25824-2010道路用鋼渣技術(shù)要求。

表4瀝青混合料用鋼渣粗集料技術(shù)要求

高等級(jí)道路

指標(biāo)其他等級(jí)道路

表面層其他層次

壓碎值/%≤262830

洛杉磯磨耗損失/%≤262830

表觀相對(duì)密度≥2.902.902.90

吸水率/%≤3.03.03.0

堅(jiān)固性/%≤1212—

針片狀顆粒含量(混合料)/%≤1212—

其中顆粒大于9.5mm/%≤1212—

其中顆粒小于9.5mm/%≤1212—

軟弱顆粒含量/%≤355

磨光值(PSV)≥424242

與瀝青的粘附性/級(jí)≥444

浸水膨脹率/%≤2.02.02.0

GB/T24765-2009耐磨瀝青路面用鋼渣技術(shù)要求。

表5鋼渣粗集料技術(shù)要求

項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)

壓碎值/%≤26

洛杉磯磨耗損失/%≤26

表觀相對(duì)密度≥2.9

吸水率/%≤3.0

堅(jiān)固性/%≤12

針片狀顆粒含量/%≤12

小于9.5mm顆粒含量/%≤1

軟弱顆粒含量/%≤3.0

磨光值/PSV≥45

與瀝青的粘附性/級(jí)≥4

編寫組壓碎值試驗(yàn)數(shù)據(jù):

鋼渣含有較多橄欖石等鐵礦物,質(zhì)地堅(jiān)硬,因此抗壓碎能力強(qiáng)于普通集料。部

分鋼渣壓碎值試驗(yàn)結(jié)果如表6所示,試驗(yàn)結(jié)果表明,鋼渣壓碎值小于22%的要求,

提出的壓碎值指標(biāo)是能滿足要求的。

表6部分鋼渣壓碎值試驗(yàn)結(jié)果

鋼渣種類壓碎值(%)

9.5mm-13.2mmXG轉(zhuǎn)爐渣19

13.2mm-16mmLG轉(zhuǎn)爐渣16

9.5mm-13.2mmPG轉(zhuǎn)爐渣15.7

13.2mm-16mmPG轉(zhuǎn)爐渣17.2

洛杉磯磨耗損失

洛杉磯磨耗損失是表征集料堅(jiān)韌性的重要指標(biāo),與集料抗破碎性息息相關(guān)。鋼

渣洛杉磯磨耗損失低于普通集料,部分鋼渣洛杉磯磨耗損失試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

均滿足最高小于22%的技術(shù)要求。

表7部分鋼渣洛杉磯磨耗損失試驗(yàn)結(jié)果

鋼渣種類洛杉磯磨耗損失(%)

XG轉(zhuǎn)爐渣19.7

LG1#轉(zhuǎn)爐渣13.2

LG2#轉(zhuǎn)爐渣14.6

4.75mm-9.5mmPG轉(zhuǎn)爐渣16.9

9.5mm-13.2mmPG轉(zhuǎn)爐渣16.2

13.2mm-16mmPG轉(zhuǎn)爐渣14.4

16mm-19mmPG轉(zhuǎn)爐渣13.8

19mm-31.5mmPG轉(zhuǎn)爐渣9.4

3)鋼渣細(xì)集料檢查項(xiàng)目物理力學(xué)性能指標(biāo)質(zhì)量要求

細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì),并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配,其質(zhì)量應(yīng)符合

表8技術(shù)要求。

表8鋼渣細(xì)集料檢查項(xiàng)目物理力學(xué)性能指標(biāo)質(zhì)量要求

檢查項(xiàng)目單位高速公路及一級(jí)公路其他等級(jí)公路實(shí)驗(yàn)方法

表觀相對(duì)密度-≥2.9≥2.9T0328

堅(jiān)固性[1]%≤12-T0340

砂當(dāng)量%≥60≥50T0334

棱角性s≥30-T0344

亞甲藍(lán)值[2]-≤10-T0349

1.堅(jiān)固性試驗(yàn)可根據(jù)需要進(jìn)行。

2.砂當(dāng)量和亞甲藍(lán)值均評(píng)價(jià)細(xì)集料的潔凈程度,鋼渣細(xì)集料質(zhì)量評(píng)價(jià)可選擇砂當(dāng)量和亞甲

藍(lán)其中之一,宜優(yōu)先采用亞甲藍(lán)指標(biāo)。其中砂當(dāng)量一般用于0-5mm細(xì)集料質(zhì)量評(píng)價(jià),而亞甲藍(lán)

值MBVF可用于0-3mm和0-5mm細(xì)集料質(zhì)量評(píng)價(jià)。

鋼渣細(xì)集料檢測(cè)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法來源于JTGF40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)

規(guī)范。根據(jù)鋼渣細(xì)集料特性,對(duì)表觀相對(duì)密度的技術(shù)要求,來源于JT/T1086-2016

瀝青混合料用鋼渣和GB/T24765-2009耐磨瀝青路面用鋼渣,表觀相對(duì)密度不小于

2.9。GB/T24765-2009耐磨瀝青路面用鋼渣細(xì)集料技術(shù)要求見下表9。

表9鋼渣細(xì)集料技術(shù)要求

項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)

表觀相對(duì)密度≥2.90

堅(jiān)固性(>0.3mm部分)/%≤12

小于9.5mm顆粒含量/%≤3

棱角性(流動(dòng)時(shí)間)/s≥40

試驗(yàn)數(shù)據(jù)

按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40-2004[11]對(duì)鋼渣0-5mm細(xì)集料質(zhì)

量技術(shù)要求進(jìn)行檢測(cè),其質(zhì)量結(jié)果見表10。6次檢測(cè)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果表明,除表觀相

對(duì)密度和棱角性滿足要求外,其余兩項(xiàng)不合格。

表10鋼渣細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果技術(shù)指

單標(biāo)(中

檢測(cè)項(xiàng)目試驗(yàn)方

位等交

123456法

通)

表觀相對(duì)密度―2.9812.9543.0253.0872.9742.935≥2.90T0328

g/kT0349

亞甲藍(lán)MBVF131912111721≮10

g

砂當(dāng)量%524959575147≥60T0333

棱角性(流動(dòng)T0345

s363337393531≥30

時(shí)間)

鋼渣堆積的過程中,遇到幾次環(huán)保檢查,臨時(shí)用山土覆蓋了幾次,每次厚度

10-20cm不等。由于當(dāng)時(shí)視為廢棄鋼渣,沒有計(jì)劃再生利用,沒有棚蓋防雨設(shè)施。

在堆積鋼渣中間部位曾挖深坑,掩埋了3-4處深度不同的除塵灰、泥。盡管開采時(shí)

清除了明顯的灰、泥,但無法清除干凈。另外,廢棄鋼渣進(jìn)行破碎篩分時(shí),采用豎

向開挖法,兩種工藝的鋼渣混雜破碎篩分。采渣場(chǎng)在生產(chǎn)和篩分的過程中沒有配備

抽吸設(shè)備,也沒有專門水洗除塵灰設(shè)施,因此,不同時(shí)期的幾次試驗(yàn)均表明,0-5mm

檔鋼渣細(xì)集料,檢測(cè)指標(biāo)不合格,不能直接使用。

4)鋼渣浸水膨脹率

我國(guó)已制定了《鋼渣穩(wěn)定性試驗(yàn)方法》的標(biāo)準(zhǔn),其中規(guī)定了鋼渣的浸水膨脹率

試驗(yàn)方法。參照此標(biāo)準(zhǔn),部分鋼渣浸水膨脹率試驗(yàn)結(jié)果如表11所示,試驗(yàn)結(jié)果表明,

鋼渣浸水膨脹率與處理方式和存放時(shí)間等有重大的聯(lián)系,因此在使用鋼渣時(shí)必須控

制鋼渣的體積安定性。

表11部分鋼渣浸水膨脹率試驗(yàn)結(jié)果

鋼渣種類10d浸水膨脹率(%)

XG風(fēng)淬渣1.4

LG熱悶渣1.5

LG3#熱悶渣1.5

陳化兩年P(guān)G鋼渣1.33

陳化三年P(guān)G鋼渣1.47

陳化四年P(guān)G鋼渣1.56

根據(jù)《鋼渣穩(wěn)定性試驗(yàn)方法》(GB/T24175-2009)[17]中有關(guān)規(guī)定,對(duì)從堆積

鋼渣加工的鋼渣混合料進(jìn)行浸水膨脹率的測(cè)定,試驗(yàn)結(jié)果見表12所示。

表12鋼渣混合料試樣浸水膨脹率

浸水膨脹率(%)

數(shù)據(jù)來源

1d2d3d4d5d6d7d8d9d10d

文獻(xiàn)51.05

本文0.340.620.801.041.151.211.331.381.431.47

本文0.471.001.301.702.032.332.572.772.873.00

根據(jù)文獻(xiàn)12,13,14中鋼渣集料浸水膨脹率小于2%的要求。廢棄鋼渣混合料試

樣的浸水膨脹率合格率66%。存在不滿足鋼渣混合料浸水膨脹率技術(shù)要求的鋼渣集

料。浸水膨脹率不合格,存在瀝青混合料膨脹開裂的潛在風(fēng)險(xiǎn),瀝青混合料設(shè)計(jì)時(shí)

必須充分考慮解決這個(gè)問題。

較長(zhǎng)時(shí)期以來,鋼渣作為拌制瀝青混合料的集料一直沒有得到認(rèn)知和使用。究

其原因,主要是因?yàn)闊掍撨^程中需要使用部分生石灰,這部分生石灰在未能充分鋼

渣化的情況下將成為游離生石灰。這樣的鋼渣如果大塊堆放,沒有事先破碎讓其在

空氣中有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的存放和吸水熟化?;钚匝趸}遇水后反應(yīng)生成氫氧化鈣:

CaO+H2O→Ca(OH)2,體積膨脹約2倍,在瀝青路面將產(chǎn)生根大的膨脹力,導(dǎo)致路面

發(fā)生鼓包損壞。一般情況下,轉(zhuǎn)爐鋼渣的游離氧化鈣含量可能達(dá)到3%,而電爐鋼

渣的游離氧化鈣只有0.3%,要小得多。但是在歐洲共同體標(biāo)準(zhǔn)EN1744-1:1998中,

沒有要求測(cè)定游離氧化鈣的含量,卻要求測(cè)定氧化鎂的含量,這一點(diǎn)是值得注意的。

各單位在使用鋼渣時(shí),需對(duì)氧化鈣和氧化鎂的含量進(jìn)行測(cè)定(方法可參照現(xiàn)有試驗(yàn)規(guī)

程),以積累資料,進(jìn)行研究。其實(shí)鋼渣在許多國(guó)家是作為優(yōu)質(zhì)集料來使用的,它

的抗破碎能力(如壓碎值、洛杉磯磨耗值)都很高。近年來我國(guó)有些鋼廠已經(jīng)開始重

視鋼渣的合理應(yīng)用,以有效利用廢物,減輕公害,檢驗(yàn)鋼渣能否使用,國(guó)外一般是

通過檢測(cè)鋼渣中的氧化鈣或氧化鎂含量或者其膨脹量,也有的直接測(cè)定瀝青混凝土

的膨脹性。我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)中一直要求時(shí)鋼

渣瀝青混凝土進(jìn)行活性檢驗(yàn).其膨脹量不得大于1%。EN11744-1:1998要求膨脹量

不大于3.5%,但要求按EN196-2:1994測(cè)定氧化鎂含量,168h時(shí)氧化鎂含量大

于5%時(shí),改用試驗(yàn)時(shí)間24h,要求不大于或等于5%。另外,煉鋼用的石灰等原

料中經(jīng)常含有微量的硫磺,它極易與鈣結(jié)合成硫化鈣CaS,含量在1%左右硫化鈣

在遇水后能生成高價(jià)硫離子,成為與溫泉水相似的黃色不穩(wěn)定物質(zhì),只有在空氣中

逐漸氧化才會(huì)變成中性,所以利用鋼渣遇水時(shí)的顏色可以概略地判斷其新鮮程度。

最終評(píng)價(jià)鋼渣能否在瀝青混合料中使用還要看是否滿足水穩(wěn)定性檢驗(yàn)的要求,達(dá)不

到這些要求的鋼渣不得使用。

《鋼渣穩(wěn)定性試驗(yàn)方法》(GB/T24175-2009)試驗(yàn)級(jí)配為全鋼渣集料,這與標(biāo)準(zhǔn)

的鋼渣-碎石瀝青混合料情況不完全一樣。根據(jù)實(shí)際情況,為了更好評(píng)價(jià)鋼渣-碎石

混合料浸水膨脹性,提出了附錄A試驗(yàn)方法。鋼渣混合料浸水膨脹率出現(xiàn)不合格數(shù)

據(jù),對(duì)浸水膨脹率達(dá)到3%的鋼渣混合料,按照附錄A方法,將4.75mm及以下粒徑

鋼渣用石灰?guī)r代替后,重新進(jìn)行鋼渣-碎石混合料的浸水膨脹率試驗(yàn),三個(gè)平行試驗(yàn)

結(jié)果均在1.3%以下,滿足膨脹率小于2%技術(shù)要求,試驗(yàn)結(jié)果表明,用石灰?guī)r細(xì)集料代替鋼渣

細(xì)集料可以解決鋼渣浸水膨脹率不合格問題。因此,針對(duì)鋼渣-碎石瀝青混合料用鋼

渣-碎石混合料浸水膨脹率提出如下檢查項(xiàng)目和物理力學(xué)性能指標(biāo)質(zhì)量要求。

表13鋼渣-碎石混合料檢查項(xiàng)目和物理力學(xué)性能指標(biāo)質(zhì)量要求。

高速公路及一級(jí)公路其他等級(jí)公

檢查項(xiàng)目單位試驗(yàn)方法

表面層其他面層路

鋼渣-碎石混合料

%≤1.8≤2≤2附錄A

浸水膨脹性試驗(yàn)

5)密級(jí)配AC類鋼渣-碎石瀝青混合料技術(shù)要求

表14密級(jí)配AC類鋼渣-碎石瀝青混合料技術(shù)要求

重交通及以上交通中交通

夏熱區(qū)及夏

夏炎熱區(qū)夏熱區(qū)及夏夏炎熱區(qū)

涼區(qū)(2-1、

指標(biāo)單位(1-1、涼區(qū)(2-1、(1-1、試驗(yàn)方法

2-2、2-3、

1-2、1-3、2-2、2-3、1-2、1-3、

2-4、3-2

1-4區(qū))2-4、3-2區(qū))1-4區(qū))

區(qū))

擊實(shí)次數(shù)(雙面)次75

T0702

試件尺寸mmφ101.6363.5

空隙率深約90mm以內(nèi)%4-63-53-52-4

T0705

VV深約90mm以下%3-6

穩(wěn)定度MS,不小于kN10T0709

流值FLmm2-4

相應(yīng)于以下公稱最大粒徑(mm)的最小VMA及VFA技術(shù)要求(%)

礦料間隙設(shè)計(jì)空隙率(%)

26.5191613.29.54.75

3111212.5131416

VMA(%)

4121313.5141517

不小于

5131414.5151618

瀝青飽和度VFA(%)55~7065~7570~85T0705

車轍試動(dòng)穩(wěn)定度普通≥1200≥1000

T0717

驗(yàn)(次/mm)改性≥3200≥2800

浸水馬歇普通≥80≥75

爾試驗(yàn)殘

T0709

留穩(wěn)定度改性≥85≥80

水穩(wěn)定(%)

性試驗(yàn)凍融劈裂普通≥75≥70

試驗(yàn)的殘

T0729

留強(qiáng)度比改性≥80≥75

(%))

低溫彎破壞應(yīng)變普通≥2000≥2500≥2000

T0715

曲試驗(yàn)(με)改性≥2500≥2800≥2500

滲水試

滲水系數(shù)≤120T0730

驗(yàn)

瀝青混

凝土膨

瀝青混凝土膨脹量≤1.5T0348

脹性試

驗(yàn)

表15SMA混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求

技術(shù)要求

試驗(yàn)項(xiàng)目單位試驗(yàn)方法

普通瀝青改性瀝青

擊實(shí)次數(shù)次50

T0702

試件尺寸mm101.6*63.5

設(shè)計(jì)%4

空隙率T0705

范圍%3-4

穩(wěn)定度MSkN≥5.5≥6

馬歇爾試驗(yàn)T0709

流值mm2-5-

礦料間隙率%≥17

瀝青飽和度%75-85T0705

粗集料骨架間隙率

≤VCADRC

VCAMIX

謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)的結(jié)合料損失%≤0.2≤0.1T0732

肯塔堡飛散試驗(yàn)的混合料損失%≤20≤15T0733

車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度次/mm≥1800≥3500T0717

浸水馬歇爾殘留穩(wěn)

%≥75≥80T0709

水穩(wěn)定試驗(yàn)定度

凍融劈裂強(qiáng)度比%≥75≥80T0729

滲水試驗(yàn)滲水系數(shù)mL/min≤80T0730

瀝青混凝土

瀝青混凝土膨脹量%≤1.5T0348

膨脹性試驗(yàn)

鋼渣-碎石瀝青混凝土混合料驗(yàn)證性能技術(shù)要求,按照J(rèn)TGF40公路瀝青路面

施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。根據(jù)鋼渣的特性,增加了瀝青混凝土膨脹率指標(biāo)。

3、制定本標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)

3.1工作組既往工作情況和成績(jī)

1)萍鋼廢棄鋼渣的理化和力學(xué)性質(zhì),鋼渣的壓碎值、洛杉磯磨耗值、密度、吸

水率、針片狀含量、軟石含量、磨光值、與瀝青粘附等級(jí)、膨脹率等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行

檢測(cè)。發(fā)現(xiàn)經(jīng)破碎加工生產(chǎn)廢棄鋼渣固有特性吸水率、鋼渣混合料浸水膨脹率不穩(wěn)

定,出現(xiàn)了不滿足規(guī)范要求試驗(yàn)結(jié)果,其余指標(biāo)檢測(cè)均合格。廢棄鋼渣的派生性能

如細(xì)鋼渣集料質(zhì)量指標(biāo),不合格,但經(jīng)濟(jì)特性有明顯優(yōu)勢(shì)。

2)采用躺滴法與毛細(xì)管上升法分別測(cè)量?jī)煞N瀝青與三種集料的表面能參數(shù)試驗(yàn)

方法可行且數(shù)據(jù)相關(guān)性較好,結(jié)果表明:SBS改性瀝青色散分量與極性分量均大于

70#基質(zhì)瀝青,同時(shí)兩種瀝青中非極性色散分量在表面能總量中占比均較大,可能是

由于瀝青主要是由非極性碳?xì)浠衔飿?gòu)成。集料表面自由能大小排序?yàn)椋轰撛臼?/p>

灰?guī)r>輝綠巖。集料的色散分量大小排序與總表面能大小排序相同,但是極性分量

中輝綠巖最大,鋼渣次之,最小的是石灰?guī)r。集料與瀝青的黏附與剝落過程吉布斯

自由能均為負(fù)值,因此均會(huì)自發(fā)進(jìn)行。在瀝青相同的情況下,鋼渣的黏附功與剝落

功均大于石灰?guī)r與輝綠巖。萍鋼鋼渣通過水煮法測(cè)得其黏附性等級(jí)為5級(jí),同時(shí)以

瀝青剝落率S與瀝青膜覆蓋率Ad定量評(píng)價(jià)得,鋼渣黏附性水平高于石灰?guī)r與輝綠巖。

通過電子掃描顯微鏡對(duì)瀝青-集料界面研究得:鋼渣表面粗糙,紋理復(fù)雜,同時(shí)與瀝

青之間黏附緊密,間隙距離小于石灰?guī)r與輝綠巖,能有效防止水分侵害,提高水穩(wěn)

定性。

3)鋼渣摻量的確定。與比對(duì)瀝青混合料相比,鋼渣-碎石AC-13,隨鋼渣摻量增

加,使瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度和TSR均有增長(zhǎng)均出現(xiàn)不同幅度的增長(zhǎng),

鋼渣摻量至75%時(shí),動(dòng)穩(wěn)定度提高了43%、殘留穩(wěn)定度提高3.1%、TSR提高3.7%。

鋼渣的摻入并沒有明顯改善瀝青混合料的低溫性能,但彎曲應(yīng)變滿足規(guī)范要求。隨

鋼渣摻量增加,使摻鋼渣瀝青混合料體積膨脹率增大,鋼渣摻量至75%時(shí),體積膨

脹率增加至0.86%,但仍然滿足規(guī)范控制在1.5%的技術(shù)要求。摻鋼渣的瀝青混合料

AC-13疲勞壽命最大的摻量為50%,與比對(duì)瀝青混合料相比,疲勞壽命提高了10.1%。

設(shè)計(jì)路用性能綜合最優(yōu)的摻鋼渣瀝青混合料AC-13的條件是:采用級(jí)配曲線2,鋼

渣摻量在50%至75%以內(nèi),用馬歇爾方法確定最佳油石比。

4)PAC-13鋼渣摻量與路用性能關(guān)系。隨鋼渣摻量增加,透水瀝青混合料的動(dòng)

穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度和TSR均有增長(zhǎng)均出現(xiàn)不同幅度的增長(zhǎng),最佳摻量為50%。隨

鋼渣摻量增加,使摻鋼渣透水瀝青混合料體積膨脹率增大。摻鋼渣的瀝青混合料

PAC-13疲勞壽命最大的摻量為25%。鋼渣的摻入增大了混合料的動(dòng)態(tài)模量,最佳摻

量25%。鋼渣的摻入并沒有明顯改善瀝青混合料的低溫性能,但彎曲應(yīng)變滿足規(guī)范

要求。設(shè)計(jì)路用性能綜合最優(yōu)的摻鋼渣透水瀝青混合料PAC-13的條件是:采用級(jí)配

曲線2,鋼渣摻量在25%至50%以內(nèi),用析漏和飛散試驗(yàn)確定最佳油石比。

鑒于鋼渣與輝綠巖的密度相差過大,采用體積-質(zhì)量換算的方法進(jìn)行配合比設(shè)

計(jì)。以AC-13和SMA-13的級(jí)配中值作為目標(biāo)級(jí)配,且使用鋼渣替換4.75mm及以上

的輝綠巖,其鋼渣瀝青混合料的油石比均大于輝綠巖,主要原因是鋼渣材料本身多

孔結(jié)構(gòu)吸收過量的瀝青。

5)通過對(duì)AC-13和SMA-13鋼渣瀝青混合料與輝綠巖對(duì)比組路用性能。

(1)采用車轍試驗(yàn)來評(píng)價(jià)鋼渣瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性,將試驗(yàn)環(huán)境調(diào)整為

45℃、60℃、70℃,輪壓0.7MPa、1.4MPa,30000次荷載次數(shù),以模擬不同的服役

情況。研究表明,在同等情況下AC-13、SMA-13鋼渣瀝青混合料均比其對(duì)照組有更

高的動(dòng)穩(wěn)定度和更小的車轍深度,說明鋼渣瀝青混合料比輝綠巖瀝青混合料有更突

出的高溫性能。

(2)采用小梁彎曲試驗(yàn)和低溫劈裂試驗(yàn)研究鋼渣瀝青混合料的低溫抗裂性,兩

種試驗(yàn)的溫度均采用-20℃、-10℃、0℃、10℃。小梁彎曲試驗(yàn)研究表明,AC-13、

SMA-13鋼渣瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度和彎拉應(yīng)變均大于其對(duì)照組;低溫劈裂試驗(yàn)表

明,AC-13、SMA-13鋼渣瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度和劈裂勁度模量均大于其對(duì)照組,

說明鋼渣瀝青混合料的低溫抗裂優(yōu)于輝綠巖瀝青混合料。

(3)采用凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)來研究鋼渣瀝青混合料的水穩(wěn)定性,

試驗(yàn)條件均采用五次凍融循環(huán)。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,AC-13、SMA-13鋼渣瀝

青混合料的劈裂強(qiáng)度和TSR均有所下降,但均大于其對(duì)照組。3次和4次凍融循環(huán)

后,AC-13和SMA-13輝綠巖瀝青混合料的TSR已低于規(guī)范要求,而鋼渣瀝青混合料

仍滿足規(guī)范要求。就浸水馬歇爾試驗(yàn)而言,3次凍融循環(huán)后,AC-13和SMA-13輝綠

巖瀝青混合料低于規(guī)范要求,而AC-13和SMA-13鋼渣瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度仍滿

足規(guī)范要求,說明鋼渣瀝青混合料的水穩(wěn)定性和耐久性優(yōu)于輝綠巖瀝青混合料。

(4)采用瀝青混合料的浸水膨脹試驗(yàn)來研究瀝青混合料的體積穩(wěn)定性,AC-13、

SMA-13鋼渣瀝青混合料的體積膨脹率分別在第10d和第6d超過規(guī)范要求,而且

SMA-13鋼渣瀝青混合料的體積膨脹率在不同浸水時(shí)長(zhǎng)總是大于AC-13,主要是

SMA-13鋼渣瀝青混合料中的鋼渣摻量大于AC-13造成的,f-CaO含量相對(duì)多。為保

證鋼渣瀝青路面的體積穩(wěn)定性,控制鋼渣的浸水膨脹率和摻量是關(guān)鍵。

6)AC-13、AC-20、AC-25三個(gè)級(jí)配的鋼渣瀝青混合料和石灰?guī)r瀝青混合料在

10Hz、20℃條件下的動(dòng)態(tài)模量和60℃條件下的剪切強(qiáng)度,鋼渣瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模

量均高于石灰?guī)r瀝青混合料;三個(gè)級(jí)配的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量從大到小依次為

AC-25>AC-20>AC-13,提出了鋼渣瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量的推薦取值范圍,可為鋼渣

瀝青路面設(shè)計(jì)提供參考。六種瀝青混合料分別應(yīng)用到鋼渣瀝青路面結(jié)構(gòu)和普通瀝青

路面結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)驗(yàn)算指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,其中鋼渣瀝青路面在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)

具有更小的車轍變形,只有設(shè)計(jì)指標(biāo)的60%,說明其具有良好的高溫性能;且鋼渣

路面具有更長(zhǎng)的使用壽命,設(shè)計(jì)的鋼渣瀝青路面的結(jié)構(gòu)層疲勞開裂極限預(yù)期使用壽

命為17年,比設(shè)計(jì)使用年限15年延長(zhǎng)了2年,具有良好的耐久性。

7)選取了水泥凈漿(CP)、硅烷偶聯(lián)劑(SCA)、聚乙烯醇溶液(PVA)以及環(huán)

氧丙烯酸改性有機(jī)硅樹脂(EAOR)作為表面改性劑,采用拌和法、浸泡法對(duì)鋼渣(SS)

表面進(jìn)行處理。以處理前后鋼渣集料的壓碎值、吸水率以及與瀝青黏附性作為綜合

指標(biāo),對(duì)四種鋼渣集料表面改性劑處理效果了評(píng)價(jià)。其成果為鋼渣集料表面處理技

術(shù)的選擇提供了試驗(yàn)依據(jù)。按照4種改性劑的最佳設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn),依據(jù)吸水率

和壓碎值和與瀝青黏附性綜合提升效果評(píng)價(jià),環(huán)氧丙烯酸改性有機(jī)硅樹脂(EAOR)

表面處理性能最好,其次是聚乙烯醇溶液(PVA)、水泥凈漿(CP),硅烷偶聯(lián)劑(SCA)

相對(duì)最差。

8)通過三種粒徑的鋼渣在三種pH溶液浸取劑中浸泡18.5h?60d時(shí)間取樣試

驗(yàn),分析了萍鋼鋼渣重金屬元素浸出行為,并對(duì)重金屬元素浸出濃度進(jìn)行了污染生

態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,萍鋼鋼渣長(zhǎng)期浸出試驗(yàn)檢測(cè)的Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb等7個(gè)

危險(xiǎn)成分含量均沒有超過中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值,萍鋼鋼渣不是具有浸出毒性特征的危

險(xiǎn)廢物。在pH=3.2的浸取劑中,F(xiàn)e、Mn、Zn、Cu、Cr浸出量濃度超過了I類地表

水中規(guī)定的限值,F(xiàn)e、Mn浸出量濃度超出了Ⅲ類地表水中規(guī)定的限值,潛在對(duì)周圍

水資源重金屬元素污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

3.2完成的論著

[1]劉明金等,摻鋼渣瀝青混合料AC-13配合比優(yōu)化設(shè)計(jì),長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自

然科學(xué)版),第8.18卷第1期,2021年3月,24-32

[2]何鼎輝,李闖民。礦物摻合料對(duì)水泥砂漿性能影響試驗(yàn)研究,公路,2021年4

月第4期,285-290

[3]劉明金.淺談土木建筑工程中綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)[J].工業(yè)建

筑,2020,50(09):207.

[4]劉明金等基于路用性能的摻鋼渣透水瀝青混合料設(shè)計(jì)[J].公路與汽

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22(06)

4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

鋼渣物理、化學(xué)和力學(xué)性能試驗(yàn)及鋼渣-瀝青微觀作用試驗(yàn),完成了AC-13,

SMA-13,PAC-13,AC-16和AC-20,AC-25鋼渣-碎石瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)和性能

試驗(yàn)。鋪筑了1km鋼渣-碎石AC-13表面層試驗(yàn)路,1kmAC-16+AC-20鋼渣-碎石瀝青

路面。

5、實(shí)際應(yīng)用效果

鋪筑了1km鋼渣-碎石AC-13表面層試驗(yàn)路,1kmAC-16+AC-20鋼渣-碎石瀝青路

面。運(yùn)行3年多,性能良好。

三、試驗(yàn)驗(yàn)證的分析、綜述報(bào)告,技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證,預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益、社

會(huì)效益和生態(tài)效益

1、主要試驗(yàn)或驗(yàn)證的分析

1.1鋼渣替代方式及比例確定

級(jí)配確定

為了保證鋼渣用于瀝青混合料集料的可行性,根據(jù)JTGE42-2005《公路工程集料

試驗(yàn)規(guī)程》T0302-2005粗集料及集料混合料的篩分試驗(yàn)方法對(duì)萍鋼鋼渣進(jìn)行篩分,

結(jié)果如錯(cuò)誤!未找到引用源。所示:

表16鋼渣篩分結(jié)果

篩孔尺寸/mm通過百分率/%篩孔尺寸/mm通過百分率/%

31.597.22.3637.5

26.596.41.1833.6

1990.50.625.8

1687.60.319.2

13.281.40.1514.3

9.572.50.075

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