[发明专利]钢渣沥青级配碎石混合料

说明书

技术领域

本发明属于公路建筑材料技术领域，具体是指一种用于公路柔性基层的钢渣沥青级配碎石混合料。

背景技术

在我国已建成的高速公路中90％以上的是以半刚性材料为基层、沥青混凝土为面层的路面，即半刚性路面。这种路面结构具有强度和承载能力高的优点，但其缺点也很明显，集中体现在：1)半刚性基层材料收缩量较大，极易引起沥青路面的反射裂缝，造成局部网裂和坑洞；2)半刚性基层排水性能差，易导致水滞留在基层与面层间，从而影响路面受力并导致基层整体承载力下降；3)半刚性基层沥青路面对重载车具有更大的轴载敏感性，对半刚性基层沥青路面的使用寿命十分不利，尤其是现代公路运输超限超载现象尤为突出。而柔性基层除了具有抗超载能力强的优点之外，相比半刚性基层，其韧度更好，几乎不会产生反射裂缝。而且其水稳定性能好，不易发生结构性破坏。因此柔性基层结构近年来得到了道路工作者的青睐。较为常见的柔性基层材料为沥青级配碎石混合料、级配砂砾混合料等。

目前沥青级配碎石混合料主要使用玄武岩、石灰岩等天然石料为主骨料。但这些天然石料在我国大多数地区有很少或几乎没有储量，因而它们的价格较高。据统计，我国的石灰岩如果按照现有的消耗速度，只能再维持20年的供应。钢渣是钢铁冶炼企业产生的一种工业固体废物，排出量约为粗钢产量的15～20％，我国炼钢企业每年都有大量钢渣产生，2010年我国钢渣年产量已达到2000万吨，堆积的钢渣不仅占用大量土地，而且造成环境污染。国内外已经有企业将钢渣广泛用于道路路基的垫层、结构层，尤宜用作沥青拌合料的骨料铺筑路面层，这样可以大幅带动钢渣应用的需求，缓解钢渣对生态环境的危害。但是，目前这些在道路工程领域对钢渣的综合利用主要集中于沥青面层的应用，而缺乏使用钢渣制备应用于公路柔性基层结构的沥青级配碎石混合料的先例。

发明内容

本发明目的就是要提供一种成本低廉、粒度级配合理、防水性能和稳定性能优良的钢渣沥青级配碎石混合料。

为实现上述目的，本发明的钢渣沥青级配碎石混合料，其特殊之处在于，该混合料的各组份重量百分比含量为：骨料颗粒占90～93％，沥青占4～6％，石灰石矿粉占3～4％，所述骨料由31.5mm≥粒度＞19mm、19≥粒度＞9.5mm、9.5≥粒度＞4.75mm、4.75≥粒度＞0mm的四种颗粒级配构成，所述四种颗粒级配在骨料中的重量百分比依次为21～24％、20～28％、19～25％和32～37％，所述骨料为钢渣或钢渣和石灰石的混合物。

优选的，所述骨料的四种颗粒级配中，31.5mm≥粒度＞19mm的为钢渣，其它粒度的为石灰石；或者，所述31.5mm≥粒度＞19mm和19≥粒度＞9.5mm的为钢渣，其它粒度的为石灰石；或者，所述4.75≥粒度＞0mm为石灰石，其它粒度的钢渣。如此选材能更好地扩大钢渣的应用范围，使粒度在31.5mm左右的钢渣也可以被用来作为沥青级配碎石混合料的构造材料，而且，通过设计钢渣与石灰石的杂合型级配，有效降低所需沥青含量，能大幅降低此钢渣沥青级配碎石混合料的制备成本。

优选的，所述沥青为70#重交沥青，相比于工程常用的聚合物改性沥青，使用该沥青的钢渣级配碎石混合料施工和易性更好，且成本较低廉。

优选的，所述钢渣的表观相对密度在3.300～3.400g/cm³之间。优选的，所述石灰石的表观相对密度在2.600～2.800g/cm³之间。

优选的，所述的石灰石矿粉的粒度分布为：0.6mm通过率为100％，0.15mm通过率为95～100％，0.075通过率为90～100％。

优选的，所述钢渣中游离氧化钙含量控制在1.5％以下。因为在钢渣中游离氧化钙含量超过1.5％之后，极易造成钢渣沥青级配碎石混合料遇水发生体积膨胀，产生裂缝、崩碎等病害，进而严重威胁沥青面层，产生塌陷、反射性裂缝等病害，从而缩短公路服役时间。

优选的，所述钢渣在60℃热水里浸泡120h体积膨胀率不大于2％。这种性能的钢渣可以保证沥青及沥青胶浆对钢渣的完全包裹，形成钢渣颗粒对水的隔离效果，保证此钢渣沥青级配碎石混合料的结构稳定。

本发明的钢渣沥青级配碎石混合料中的各组分作用机理及其含量限定的原因如下：