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《透水沥青混凝土用钢渣》国家标准编制说明
发布人:admin 发布时间:2009年11月23日 被浏览 4832
《透水沥青混凝土用钢渣》国家标准编制说明
 
随着我国钢铁工业的快速发展,每年都产生大量的钢渣,2006年已达5863万吨,历年来堆存的钢渣量已有33845万吨,堆积如山的钢渣占用大量土地资源、污染环境。同时,道路建设的迅猛发展,需要大量的建筑材料,而近年来由于对自然资源保护意识的增强,天然石料的开采受到了一定的限制,因此使得钢渣代替天然石料应用于道路工程领域愈来愈受到重视。钢渣作为一种路用材料,在许多发达国家都得到了应用,这些国家的钢渣中约有50%用于道路工程。
国内很早就开展了对钢渣作为基层材料的标准化工作。1990年建设部 颁布了《钢渣石灰类道路基层施工及验收规范》(CJJ35),1991年原冶金工业部颁布了冶金建筑研究总院主编的《钢渣混合料路面基层施工技术规范》(YBJ230),但是将钢渣作为主要材料用于沥青路面面层,特别是用于具有降噪、排水等环保功能的透水路面还没有形成规范。许多研究单位、企业一般参照《公路沥青路面施工技术规范》中的一些指标来进行研究、应用。但是钢渣具有自身的特点,由于其中含有一定量的fCaO、fMgO,遇水后反应生成Ca(OH)2、Mg(OH)2,体积膨胀,影响路面使用质量。因此,为了保证以钢渣为原材料的透水路面的路用性能,必须加强对钢渣等原材料的检验。
 为此,中国钢铁工业协会将透水沥青混凝土使用钢渣国家标准的编制列为计划。
 
1 制定依据
     本标准根据生产与实际使用的需要,参考《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)、《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005),结合透水沥青混凝土路面的技术特点,在试验验证的基础上制定的。本标准制定的目的在于保证以钢渣为主要原材料的透水沥青路面的路用性能和质量。
 
2 标准名称和范围
本标准的透水沥青混凝土是指具有较大空隙率,除满足常规沥青路面性能以外,可以同时实现排水、降噪功能的沥青路面材料。可适用于道路工程沥青面层。其原材料以钢渣为主要集料。
3、术语和定义
本标准中的透水沥青混凝土用钢渣是指将钢渣经稳定化处理和检验合格,并满足道路工程集料的质量要求,作为透水沥青混凝土的主要集料,起骨架和填充作用。
为了保证钢渣在道路工程中应用的稳定性,参考国内外有关规范及研究,以浸水膨胀率作为钢渣稳定性能的指标要求,其他术语参照道路工程中集料的技术指标要求。
 
4 规格
本标准的透水沥青混凝土用钢渣主要是作为粗、细集料用于沥青面层,包括上、中、下面层,钢渣的规格要满足道路用沥青混凝土的粒径规格及级配。特别是沥青面层材料的规格要求,因此钢渣粗集料的粒径范围为公称粒径规格S1~ S7,即本标准所涉及到的钢渣作为粗集料使用时,其最大公称粒径为方孔筛筛孔31.5mm的通过率为100%。
《公路沥青路面施工技术规范》规定,透水沥青混凝土不得使用天然砂,因此,钢渣作为细集料在使用过程中参考机制砂的规格要求,满足公称粒径规格S8、S9的要求。
 
5  一般要求
5.1  钢渣外观
本标准主要是将钢渣用于透水沥青混凝土,透水沥青混凝土为了形成较大的空隙率,主要以粗集料为主,骨架结构的形成和强度保证主要依靠钢渣,因此要求钢渣形状规则,接近正方体,棱角分明,这样才能保证颗粒之间能形成良好的嵌挤结构。同时,作为透水沥青混凝土的粗集料,要求具有较高的抵抗压碎和磨耗的能力,因此,要求粗集料表面尽可能密实。试验结果表明,钢渣的强度高于普通的天然石料,可以很好地达到压碎值、磨耗值指标,但是仍然要尽量避免钢渣表面有过多的蜂窝状孔隙。
5.2  放射性
     建筑材料的放射性指标为国家强制性规定,本标准规定透水沥青混凝土用钢渣须满足《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)中的指标要求。
5.3 浸水膨胀率
     现代炼钢过程中为脱硫、脱磷常加入石灰和白云石等高钙、高镁材料做造渣剂,但是加入的石灰和白云石不能和二氧化硫等酸性氧化物充分反应,以fCaO和fMgO的形式保留在钢渣中,遇水发生体积膨胀。钢渣体积的膨胀直接影响沥青混凝土的性能,造成路面出现病害。因此,钢渣在道路工程的应用首先要解决钢渣的安定性问题。在《钢渣混合料路面基层施工技术规程》(YBJ230-91)中以粉化率作为评价钢渣稳定性的指标。日本于1981年制定了钢渣的浸水膨胀率试验方法,作为日本平均钢渣稳定性的统一试验方法,已经使用二十余年。根据国外的经验及研究,在新修订的《钢渣混合料路面基层施工技术规程》、交通部制定的《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)、《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)及美国ASTM D5106-2003《沥青筑路混合料用钢渣集料标准规范》中都制定了浸水膨胀率的技术指标和试验方法,因此,本标准规定透水沥青混凝土用钢渣的稳定性采用浸水膨胀率来评价,应满足小于2%的要求。
5.4 金属铁含量
钢渣中会含有一定比例的金属铁,金属铁含量较高时会对透水沥青混凝土的性能有较大的影响,因此,本标准依据《道路用钢渣砂》(已经评审通过)中的规定,将钢渣中的金属铁含量限制在不大于2%。钢渣中金属铁含量的测定参照《钢渣中磁性金属铁含量测定方法》进行测定。
 
6  技术要求
6.1 粗集料
6.1.1 压碎值
透水沥青混凝土较高空隙率的形成与维持,在于含量较多的粗集料之间的嵌挤作用。集料嵌挤作用的好坏与其集料的坚硬性、颗粒形状和棱角性密切相关。因此,对粗集料的压碎值指标要求较高。本标准对钢渣的压碎值规定不大于26%,相当于高等级公路表面层的要求。
6.1.2洛杉矶磨耗损失
     透水沥青混凝土粗集料含量较高,强度及抗滑能力的形成主要取决于集料的抵抗摩擦、撞击的能力,特别是当用于沥青路面表面层时,对于耐磨耗性能要求较高。本标准采用洛杉矶磨耗试验方法进行评价。
6.1.3表观相对密度和吸水率
钢渣的表观相对密度高于普通天然石料,硬度较高。
钢渣的吸水率一般会高于普通石料,钢渣吸水后容易产生体积膨胀,这一点主要通过浸水膨胀率来控制,因此对于吸水率可以适当放宽要求。
6.1.4 针片状颗粒含量
透水沥青混凝土的粗集料形成骨架作用,以保证较高的空隙率和强度,因此要求粗集料形状接近立方体,棱角分明,针片状颗粒含量过高会影响沥青混凝土的嵌锁强度。钢渣是炼钢后形成的废渣,经过人工破碎后形状不规则,因此当用于透水沥青混凝土时要求严格控制针片状颗粒含量。
6.1.5小于0.075mm颗粒含量
集料中小于0.075的颗粒含量过高会影响透水沥青混凝土的空隙率,因此必须控制其含量。
6.1.6软弱颗粒含量
透水沥青混凝土主要以粗集料为主,为了保证强度要严格控制软弱颗粒的含量。一般情况下钢渣的强度高于普通石料,但是钢渣在形成过程中由于生产和处理工艺的不同,有些钢渣表面蜂窝状较为严重,会影响到钢渣的强度,因此,本标准通过钢渣中软弱颗粒含量和钢渣外观的双重要求来控制蜂窝状钢渣含量。
6.1.7磨光值
     透水沥青混凝土由于其具有的降噪、排水等功能,通常可作为沥青路面的表面层使用,并且由于以粗集料为主,因此对于磨光值的要求较为严格,本标准以最不利的气候条件下的高等级公路表面层磨光值要求作为控制指标,通过试验表明,钢渣的磨光值可以满足要求。
6.1.8 与沥青粘附性
     透水沥青混凝土由于空隙率较大,易受水的影响发生水损害,因此需要提高沥青与集料的粘附性,增强抗水损害能力,因此要求集料与沥青的粘附性较高。如果粘附性不能满足要求,则需要采取有效措施,通过添加外加剂等方法来提高粘附性。
 
6.2 细集料
6.2.1 坚固性
    主要评价钢渣经多次浸泡与烘干循环后的安定性。
6.2.2 小于0.075mm的颗粒含量
      钢渣为炼钢过程中形成的废渣,纯度较高,并且堆放较为集中,同天然砂、机制砂等相比含泥量较低,但是小于0.075mm的钢渣粉尘过多会影响透水沥青混凝土的空隙率及强度,因此,在透水沥青混凝土中,钢渣作为细集料使用的过程中也要控制0.075mm以下的颗粒含量。
6.2.3 棱角性
    透水沥青混凝土中的细集料主要是逐级填充于粗集料之间,既要保证空隙率,又要提高稳定性及抗松散能力,因此需要评价细集料的表面构造和粗糙度,保证细集料对沥青混合料的内摩擦角和抗流动变形性能的作用。
7 试验方法
7.1  放射性
     按照《建筑材料放射性核素限量》(GB6566-2001)进行。
7.2  浸水膨胀率
按照附录A规定进行。对浸水膨胀试验用钢渣规定粒度分布,减小由于不同粒度膨胀量不同造成的试验误差。
7.3  金属铁含量
按照YB/T××《钢渣中磁性金属铁含量测定方法》的规定进行
7.4  钢渣粗、细集料质量技术要求
参照《公路工程集料试验规程》(JTG E42-2005)中相关试验方法进行。
 
8  检验规则
检验批量的确定主要取决于三个方面的因素,一是钢渣材料生产工艺的稳定性;二是企业的生产能力;三是使用量。随着钢渣的处理工艺不断改进,有助于钢渣性能的提高和稳定性保证;目前钢渣在建筑材料生产、路基回填过程中已经开始推广应用,因此企业根据市场规模进行生产设备及技术的配备不成问题,企业的生产能力可以保证,而目前钢渣在沥青面层还未大规模应用,因此检验批次主要根据使用量而定。
 
 

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