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文檔簡介
ICS號
中國標準文獻分類號
團體標準
T/CHTSXXXXX-XXXX
代替的團體標準編號
公路鋼渣瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)指南
TechnicalGuidelinesforApplicationofHighwaySteelSlag
AsphaltMixtures
(征求意見稿)
xxxx-xx-xx發(fā)布xxxx-xx-xx實施
中國公路學(xué)會發(fā)布
1總則
1.0.1為推廣鋼渣瀝青混合料在路面工程中的應(yīng)用,結(jié)合我國的氣候、交通環(huán)境和材料特
點,特制訂本指南。
1.0.2本指南適用于各等級新建或改建公路的瀝青路面工程。
1.0.3本指南主要包括道路用鋼渣的技術(shù)標準和要求,鋼渣瀝青混合料的級配設(shè)計和要求,
相應(yīng)的施工工藝、質(zhì)量管理、檢查和驗收等內(nèi)容。
條文說明
鋼渣具有耐磨、抗滑、強度高與瀝青粘附性好等特點,特別適合用作瀝青混合料的集料。
鋼渣瀝青混合料的大規(guī)模應(yīng)用一方面可以充分利用閑置的鋼渣,另一方面也可以拓寬公路石
料的來源,緩解天然石料的供需矛盾。目前,相關(guān)行業(yè)關(guān)于鋼渣材料的標準很多,但公路行
業(yè)缺少專門的鋼渣瀝青混合料標準。本指南可以為設(shè)計、施工和質(zhì)量監(jiān)督部門提供相應(yīng)的技
術(shù)指標,控制鋼渣瀝青混合料的質(zhì)量,改善現(xiàn)有鋼渣瀝青混合料路面質(zhì)量良莠不齊的現(xiàn)狀,
提高鋼渣瀝青混合料路面的質(zhì)量,推動公路行業(yè)綠色材料的發(fā)展。
1.0.4鋼渣瀝青混合料的設(shè)計與施工除符合本指南規(guī)定外,還應(yīng)符合國家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)
標準規(guī)范的規(guī)定。
1
2術(shù)語和符號
2.1術(shù)語
2.1.1鋼渣steelslag
轉(zhuǎn)爐、電爐和精煉爐熔煉過程中排出的由金屬原料中的雜質(zhì)、助溶劑、爐襯形成的硅酸鹽、
鐵酸鹽為主要成分的渣。
2.1.2鋼渣瀝青混合料steelslagasphaltmixtures
由鋼渣、礦料等材料與瀝青結(jié)合料拌和而成的混合料。
2.2符號
AC—密級配瀝青混凝土混合料;
SMA—瀝青瑪蹄脂碎石混合料;
—礦料平均毛體積相對密度。
??
2
3材料
3.1鋼渣
3.1.1鋼渣瀝青混合料用鋼渣宜選用陳化或穩(wěn)定性處理過的性能穩(wěn)定的鋼渣。其粒徑規(guī)格
應(yīng)符合表3.1.1的規(guī)定。
表3.1.1鋼渣粗集料規(guī)格
規(guī)
通過下列篩孔(mm)的質(zhì)量百分率(%)
格粒徑公稱粒徑
名(mm)(mm)
5337.531.526.519.013.29.54.752.36
稱
G120~30-10090~100-0~100~5---19~31.5
G220~25--10090~1000~100~5---19~26.5
G315~20---10090~1000~100~5--13.2~19
G410~20---10090~100-0~100~5-9.5~19
G510~15----10090~1000~100~5-9.5~13.2
G65~10-----10090~1000~100~54.75~9.5
條文說明
鋼渣形成的溫度高、時間短,鋼渣中含有游離氧化鈣和游離氧化鎂等活性物質(zhì),遇水水
化反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氧化鎂等,從而會使鋼渣體積增大。因此未經(jīng)穩(wěn)定性處理的鋼渣應(yīng)
用于道路建設(shè)中時,由于鋼渣的浸水膨脹性,就會造成路面隨機開裂。因此宜選用性能穩(wěn)定
的鋼渣,避免上述問題。
3.1.2鋼渣作為集料應(yīng)滿足一定的物理力學(xué)性能,具體物理力學(xué)性能要求應(yīng)符合表3.1.2
的規(guī)定。
表3.1.2鋼渣集料物理力學(xué)性能指標
表觀相壓碎值磨耗值吸水率浸水膨脹率
項目針片狀顆粒含量(%)磨光值黏附性
對密度(%)(%)(%)(%)
技術(shù)>9.5mm集料≤10
≥2.9≤22≥42≤22≥5≤2≤1
指標≤9.5mm集料≤15
條文說明
鋼渣集料的針片狀顆粒含量過多不僅會大大削弱集料間的嵌擠作用,影響瀝青混合料的
路用性能,所以針片狀含量應(yīng)被嚴格控制。同時為控制鋼渣瀝青混合料質(zhì)量,經(jīng)過大量的室
內(nèi)外試驗驗證、工程應(yīng)用與文獻調(diào)研,綜合考慮經(jīng)濟性和適用性,確定上述鋼渣集料物理力
學(xué)性能指標。
3.1.3鋼渣的化學(xué)成分主要包含氧化鈣、二氧化硅、氧化鎂等,其中游離的氧化鈣含量不
應(yīng)大于1.5%。
3
條文說明
鋼渣中游離的氧化物會吸水反應(yīng)發(fā)生膨脹,影響混合料質(zhì)量。為保證瀝青混合料質(zhì)量,
需要對鋼渣游離氧化物的含量規(guī)定范圍,又因為游離氧化鎂含量遠低于游離氧化鈣,故在現(xiàn)
行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)中只規(guī)定了游離氧化鈣的含量不大于3%。本
標準為了更好的控制鋼渣瀝青混合料路面的質(zhì)量,減少因吸水膨脹導(dǎo)致的脹裂,結(jié)合在室內(nèi)
外試驗及工程應(yīng)用結(jié)果,將鋼渣中游離氧化鈣含量規(guī)定為不應(yīng)大于1.5%。
3.1.4鋼渣中鐵含量不應(yīng)大于2.0%,檢測方法應(yīng)按照現(xiàn)行《耐磨瀝青路面用鋼渣》(GB/T
24765)中附錄B執(zhí)行。
3.1.5鋼渣集料應(yīng)符合環(huán)保要求,內(nèi)照射指數(shù)不應(yīng)大于1.0,外照射指數(shù)不應(yīng)大于1.0,
檢測方法應(yīng)按照現(xiàn)行《建筑材料放射性核素限量》(GB6566)執(zhí)行。
3.2瀝青
3.2.1鋼渣瀝青混合料用瀝青技術(shù)指標應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG
F40)的規(guī)定。
3.3集料
3.3.1鋼渣瀝青混合料用粗集料宜全部采用鋼渣。
條文說明
若用鋼渣完全替代瀝青混合料中天然集料,則會出現(xiàn)混合料難以壓實、孔隙率過大的問
題,同時伴隨著嚴重的瀝青吸收效應(yīng)。因此在鋼渣瀝青混合料中常采用鋼渣與天然集料復(fù)配,
一種是粗鋼細石,即鋼渣粗集料(>4.75mm或者2.36mm)與天然細集料復(fù)配;另一種是粗石
細鋼,即天然粗集料和鋼渣細集料(<4.75mm或者2.36mm)復(fù)配。參考多篇文獻對比分析發(fā)
現(xiàn):在制備瀝青混合料時,粗鋼細石比粗石細鋼的瀝青用量要低;且由于鋼渣細集料的比表
面積大,攜帶有大量粉塵,比鋼渣粗集料具有更大的膨脹性隱患;同時攜帶的大量粉塵會在
生產(chǎn)過程時影響設(shè)備的正常工作。因此本指南建議宜選用鋼渣作為粗集料使用。
3.3.2鋼渣瀝青混合料用粗集料部分采用天然粗集料時,其技術(shù)指標應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝
青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的規(guī)定。
3.3.3鋼渣瀝青混合料中細集料宜選用機制砂,不應(yīng)選用石屑。
條文說明
石屑由石料破碎過程中表面剝落或撞下的棱角和細粉而成,粒形不規(guī)則、棱角多,粗糙
度較大而且表面形貌較為復(fù)雜,并且石屑級配不合理,泥土含量超標,施工時不易壓實。而
4
機制砂針片狀含量少,形狀規(guī)則,級配合理。石屑物理性能較差,而機制砂的抗壓強度比較
高。故本指南推薦使用機制砂。
3.3.4細集料技術(shù)指標應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的規(guī)定。
3.4填料
3.4.1填料技術(shù)指標應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的規(guī)定。
3.4.2拌和機的粉塵不得作為礦粉的一部分回收使用,以確保鋼渣瀝青混合料的質(zhì)量。
3.5纖維穩(wěn)定劑
3.5.1纖維穩(wěn)定劑技術(shù)指標應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的規(guī)定。
5
4混合料配合比設(shè)計要求
4.1礦料級配要求
4.1.1在礦料級配設(shè)計中各檔礦料配合比應(yīng)采用體積比,在試驗及生產(chǎn)中應(yīng)換算成質(zhì)量比,
具體換算方法應(yīng)符合本指南附錄A的相關(guān)規(guī)定。
條文說明
本指南建議采用粗鋼細石的復(fù)配方式,鋼渣的密度比天然集料高出15%~20%,配合比
如果采用質(zhì)量比的方法,就會造成合成級配與目標級配之間產(chǎn)生較大誤差。因此礦料級配采
用體積比。
4.1.2鋼渣瀝青混合料礦料體積級配應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)
中礦料級配范圍的規(guī)定。
條文說明
《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)中推薦的級配范圍是礦料通過篩孔的質(zhì)量百
分率范圍,由于不同規(guī)格天然集料間的密度相差不大,規(guī)范中推薦的級配范圍實質(zhì)是礦料通
過篩孔的體積百分率范圍。因此可以將《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)中推薦的
級配范圍直接作為鋼渣瀝青混合料中礦料通過篩孔的體積百分率范圍。
4.2配合比設(shè)計要求
4.2.1鋼渣瀝青混合料預(yù)估適宜的瀝青用量宜較天然集料瀝青混合料高出0.3%~0.5%。
條文說明
與天然集料(如玄武巖、石灰?guī)r等)相比,鋼渣具有表面粗糙、微孔多、吸水率高等特
點,導(dǎo)致瀝青用量增加。因此本指南將鋼渣瀝青混合料預(yù)估瀝青用量進行了提高。
4.2.2本指南采用馬歇爾試驗配合比設(shè)計方法,也可采用其他配合比設(shè)計方法。
4.3性能檢驗
4.3.1對鋼渣瀝青混合料應(yīng)進行各種使用性能檢驗。不符要求的瀝青混合料,應(yīng)更換材料
或重新進行配合比設(shè)計。
4.3.2鋼渣瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性宜用車轍試驗來評價。車轍試驗應(yīng)符合表4.3.2的要
求。
6
表4.3.2鋼渣瀝青混合料車轍試驗動穩(wěn)定度技術(shù)要求
氣候條件與技術(shù)指標相應(yīng)于下列氣候分區(qū)所要求的動穩(wěn)定度(次/mm)
>3020~30<20
七月平均最高氣溫(℃)及氣
1.夏炎熱區(qū)2.夏熱區(qū)3.夏涼區(qū)試驗
候分區(qū)
1-11-21-31-42-12-22-32-43-2方法
鋼渣普通瀝青混合料,不小于100012008001000800
鋼渣改性瀝青混合料,不小于28003200240028002200
鋼渣SMA非改性,不小于1800
T0719
混合料改性,不小于3600
條文說明
通過文獻調(diào)研,發(fā)現(xiàn)鋼渣瀝青混合料高溫穩(wěn)定性優(yōu)于天然集料瀝青混合料,其動穩(wěn)定度
與混合料類型、瀝青種類等因素有關(guān),不僅滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,并較天然集料瀝青混合料平
均提高14%~100%.并結(jié)合室內(nèi)外試驗研究結(jié)果分析,動穩(wěn)定度較現(xiàn)行規(guī)范提高20%是有保證
的,同時考慮工程應(yīng)用中的各種不利因素,因此本指南中鋼渣瀝青混合料車轍試驗動穩(wěn)定度
技術(shù)要求較現(xiàn)行規(guī)范提高20%。通過分析發(fā)現(xiàn)鋼渣的表觀構(gòu)造和成分有助于提高瀝青混合料
的高溫穩(wěn)定性,主要體現(xiàn)在以下三個方面:一、鋼渣材料具有豐富的棱角和發(fā)達的紋理,使
集料間的嵌擠作用非常顯著;二、鋼渣的微孔結(jié)構(gòu)對瀝青產(chǎn)生擴散作用,瀝青中的瀝青質(zhì)、
樹脂、油分被鋼渣吸附,造成瀝青粘度提高,瀝青裹覆的鋼渣集料之間形成較大的粘聚力;
三、鋼渣中含有的Ca2+、Mg2+、Fe3+等大量陽離子與瀝青中瀝青酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成瀝青酸
鹽,提高了瀝青與鋼渣之間的粘附力。因此鋼渣瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性比天然集料瀝青混
合料高,高溫抗車轍能力強。
4.3.3鋼渣瀝青混合料水穩(wěn)定性應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的
規(guī)定。
4.3.4鋼渣瀝青混合料的低溫抗裂性能應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG
F40)的規(guī)定。
4.3.5滲水試驗應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的規(guī)定。
4.3.6鋼渣瀝青混合料應(yīng)具有良好的體積安定性,其活性和膨脹性試驗應(yīng)按照現(xiàn)行試驗規(guī)
程(T0348)執(zhí)行,測試鋼渣瀝青混凝土的膨脹量不得超過1.0%。
條文說明
現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)規(guī)定了鋼渣瀝青混凝土的膨脹量不得超
過1.5%。編制組經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前使用達到規(guī)范要求的鋼渣粗集料,其瀝青混凝土膨脹
量大部分保持在1.0%以下,規(guī)范規(guī)定的膨脹量1.5%較易滿足,本指南嚴格規(guī)定了鋼渣瀝青
混凝土的膨脹量不得超過1.0%。
7
5施工
5.1混合料的拌制
5.1.1鋼渣瀝青混合料拌和時間根據(jù)具體情況經(jīng)試拌確定,以瀝青均勻裹覆集料為度。拌
和機每盤的生產(chǎn)周期不宜少于90s(其中干拌時間宜為25~35s),根據(jù)實際情況注意合理調(diào)
整集料濕拌時間。
條文說明
拌制過程中,延長集料干拌時間,可以使各種原材料的熱量充分交換,保證鋼渣瀝青混
合料的溫度分布均勻,確保瀝青均勻裹覆集料,同時延長“濕”拌時間確保集料與瀝青充分
粘附,保證鋼渣瀝青混合料的出料質(zhì)量。
5.1.2鋼渣瀝青混合料的出料溫度宜為石油瀝青70#A級160℃~175℃,改性瀝青180℃~
190℃。
條文說明
鋼渣的化學(xué)成分中鐵元素含量相對較高,鐵的化合物是良好的熱傳導(dǎo)介質(zhì),故加熱時鋼
渣瀝青混合料溫度上升很快,提高了加熱效率。但混合料在運輸和施工中溫度下降較快,到
達攤鋪現(xiàn)場時,混合料溫度可能會下降至低于攤鋪溫度而無法施工。為解決這一問題,適當(dāng)
提高拌制溫度,使鋼渣瀝青混合料具有較高的出料溫度,確保后續(xù)順利攤鋪。
5.2混合料的運輸
5.2.1宜采用大噸位運輸車輛,運輸過程中宜用保溫布覆蓋,減少溫度損失。
5.3混合料的攤鋪
5.3.1鋼渣瀝青混合料的攤鋪溫度宜為160℃~180℃。
8
6質(zhì)量控制
6.1施工質(zhì)量管理
6.1.1施工質(zhì)量管理的內(nèi)容、頻度、允許誤差應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》
(JTGF40)的規(guī)定。
6.2驗收
6.2.1鋼渣瀝青混合料路面驗收項目及要求應(yīng)按照現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》
(JTGF40)執(zhí)行。
9
附錄A鋼渣瀝青混合料配合比設(shè)計方法
A.1一般規(guī)定
A.1.1本方法適用于密級配鋼渣瀝青混合料及鋼渣SMA瀝青混合料。
A.1.2鋼渣瀝青混合料的配合比設(shè)計采用鋼渣粗集料與天然細集料復(fù)配的方法。
A.1.3如采用其他方法設(shè)計瀝青混合料時,應(yīng)按本指南規(guī)定進行馬歇爾試驗及各項配合比
設(shè)計檢驗,并報告不同設(shè)計方法的試驗結(jié)果。
A.1.4鋼渣瀝青混合料的目標配合比設(shè)計宜按圖A.1.4的框圖的步驟進行。
圖A.1.4鋼渣瀝青混合料目標配合比設(shè)計流程圖
10
A.2確定工程設(shè)計體積級配范圍
A.2.1鋼渣瀝青混凝土宜使用本指南4.1.2規(guī)定的體積級配范圍。
A.3材料的選擇與準備
A.3.1配合比設(shè)計所使用的各種材料應(yīng)符合本指南第3章規(guī)定的技術(shù)要求。
A.3.2各種材料規(guī)格及性能試驗應(yīng)按照現(xiàn)行《公路工程集料試驗規(guī)程》(JTGE42)的規(guī)定
執(zhí)行。
A.4礦料配合比設(shè)計
A.4.1礦料配合比應(yīng)按照現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40)的規(guī)定方法設(shè)計。
A.4.2將設(shè)計級配的體積比換算成質(zhì)量比。
按式(A.4.2-1)計算礦料的平均毛體積相對密度。
??
(A.4.2-1)
?1?1+?2?2+…+????
??=
式中:、、、—各種礦料成分的體積配合比,其和為100100;
?1?2…??
、、、—各種礦料相應(yīng)的毛體積相對密度。
?1?2…??
按式(A.4.2-2)計算各種礦料成分的質(zhì)量配合比。
??
(A.4.2-2)
????
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