论文总字数：51945字

摘 要

21世纪以来，环保和可持续发展成为我国实现社会经济和谐发展的战略目标。钢渣作为我国最主要的大宗固体工业废料之一，如何将其科学有效利用是我国钢铁工业领域最主要的研究任务。而且在我国公路快速发展的今天，天然集料也达到了供不应求的地步，利用钢渣作为道路工程集料，不仅可以做到废物利用，而且能够缓解我国天然集料短缺的现状。

在钢渣的再次利用上，国内外早已开展了大量的研究，并且在很多领域取得了突破性的成果。国外将大量钢渣用作道路工程集料，钢渣的综合利用率已经突破90%，而国内对于钢渣的利用仅有44%左右，钢渣道路工程集料化的研究还远远不足。

本文主要分析南钢钢渣的性质以及南钢钢渣是否满足作为沥青道路集料的要求。通过对南钢钢渣毛体积密度、表观密度、吸水率、压碎值、洛杉矶磨耗值、体积膨胀率、与沥青粘附性等级等道路集料性能的试验，对南钢钢渣的性质和作为集料的性能进行了简要的分析。通过传统的马歇尔配合比设计方法，设计了AC-13型和SMA-13型两种钢渣沥青混凝土，并通过试验确定了两种级配的最佳沥青用量。对于AC-13型级配，钢渣替代天然石料的比例为58%；而SMA -13型级配，钢渣的替代比例为74.5%。本文采用钢渣与玄武岩的对比试验，分析了钢渣沥青混凝土的主要性能。采用车辙试验分析钢渣沥青混合料的高温稳定性；采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验分析其抵抗水损害的能力；采用弯曲蠕变试验分析其低温抗裂性；采用膨胀性试验评价其体积安定性。同时，将试验结果同玄武岩和规范进行对比，得到钢渣沥青混合料的性能满足规范要求。研究表明南钢钢渣可以作为道路工程的集料，并且应用前景广阔。

关键词：钢渣；钢渣沥青混合料；材料性能；混合料性能

A STUDY ON THE PERFORMANCE OF STEEL SLAG ASPHALT CONCRETE

Abstract

Since the 21st century, environmental protection and sustainable development have become the strategic target of our country to realize the harmonious development of social economy. Steel slag is one of major bulk industrial solid waste of China, and it is the most important thing for the iron and steel industry of China to use steel slag in an effective and scientific way. What’s more, with the rapid development of highway in China, natural aggregate has reached in short supply, thus using steel slag as road construction aggregate can not only be recycling, but also ease the shortage of the natural aggregate.

In the field of reusing steel slag, China and foreign countries have already done a lot of research, and achieved breakthrough results. In abroad, the large number of steel slag is used as road construction aggregate, the comprehensive utilization rate of steel slag has exceeded 90 percent, while in China, the comprehensive utilization rate of steel slag is only about 44%. The study of steel slag to be road construction aggregates is inadequate.

This paper analyzes the property of steel slag produced by Nanjing Iron and Steel Company and discusses the feasibility of steel slag used as aggregate in asphalt pavement. By testing the wool bulk density, apparent density, water absorption, crushing value, Los Angeles abrasion value, volume expansion, and asphalt road adhesion levels of steel slag, this paper has done a brief analysis about the property of steel slag. The AC-13 and SMA-13 steel slag asphalt concrete are designed by the traditional Marshall Mix Design Method which determines the optimum asphalt content about the two kinds of asphalt concretes. For AC-13 type, the ratio of steel slag replacing natural stone is 58%, and for SMA-13 type, the ratio is 74.5%. This paper using steel slag and basalt comparison test analyzes the main properties of steel slag asphalt concrete. By using rutting test, the high temperature stability of steel slag asphalt concrete is tested; the paper uses Marshall Immersion tests and freeze-thaw split test to analyze its ability to resist water damage; the paper uses bending creep test to analyze its low-temperature cracking resistance; the paper evaluates its soundness by swelling test. At the same time, the steel slag asphalt concrete meets the specification requirements compared with basalt and codes. This study shows that steel slag can be used as the aggregate of asphalt concrete and it is promising.

KEY WORDS: steel slag; steel slag asphalt concrete; technical properties of steel slag; asphalt concrete performance

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 3

1.3 国内外研究现状 3

1.3.1 国外研究现状 3

1.3.2 国内研究现状 5

1.4 主要研究内容及技术路线 6

第二章 试验材料和试验方法 7

2.1 试验材料 7

2.1.1 南钢钢渣 7

2.1.2 SBS改性沥青 11

2.1.3 石灰石 12

2.1.4 玄武岩 12

2.1.5 矿粉 12

2.2 试验方法 12

2.2.1 粒度测试 12

2.2.2 X射线衍射分析 12

2.2.3 粗集料压碎值试验 13

2.2.4针片状颗粒含量试验 13

2.2.5 洛杉矶磨耗值试验 13

2.2.6 马歇尔试验 13

2.2.7 车辙试验 13

2.2.8 冻融劈裂实验分析 13

2.2.9 浸水马歇尔实验分析 13

2.2.10 弯曲蠕变试验 13

2.2.11 钢渣膨胀性试验 13

第三章 钢渣性能研究 14

3.1 外观 14

3.2 粒径分析 14

3.3 矿物组成分析 15

3.4 物理力学性能研究 16

3.4.1 钢渣密度及吸水率试验 16

3.4.2 钢渣压碎值试验 18

3.4.3 洛杉矶磨耗值试验 18

3.4.4 针片状颗粒含量试验 19

3.4.5 水煮法试验 19

3.4.6 钢渣与天然石料性能对比 19

3.5 体积稳定性分析 20

3.6 本章小结 21

第四章 钢渣沥青混合料的配合比设计 22

4.1 配合比设计方法 22

4.2 钢渣沥青混合料级配确定 22

4.3 最佳沥青用量确定 24

4.3.1 马歇尔试验 24

4.3.2 AC-13沥青混合料单位体积最佳沥青用量确定 26

4.3.3 SMA-13沥青混合料单位体积最佳沥青用量确定 32

4.4 本章小结 38

第五章 钢渣沥青混合料性能研究 39

5.1 钢渣沥青混合料高温稳定性研究 39

5.2 钢渣沥青混合料低温抗裂性 41

5.3 钢渣沥青混合料水稳定性研究 45

5.3.1 冻融劈裂试验 45

5.3.2 浸水马歇尔试验 47

5.3.3 钢渣与沥青粘附性研究 48

5.4 钢渣沥青混合料膨胀性研究 48

5.5 本章小结 50

第六章 结论与展望 51

6.1 结论 51

6.2 展望 51

致 谢 53

参考文献（References） 54

第一章 绪 论

1.1 研究背景

钢铁工业是世界所有工业化国家最重要的工业部门，是推动国家发展的支柱产业。在国家经济迅速发展的时代背景下，我国的钢产量迅速增长，钢渣作为炼钢过程中产生的主要废料随着我国钢产量的增加而不断增多。

钢渣的生产率约为粗钢产量的15%~20%，是钢铁企业利用最差的大宗固体废物之一，2013年我国钢渣生产量1亿吨左右，目前全国累积钢渣堆存近5亿吨，我国钢渣综合利用率仅为44%，而美国、欧洲、日本等老牌工业国家的钢渣综合利用率能够超过90%。长期以来，我国的钢渣被当作废物倾倒，钢渣的大量堆积不但侵占了大量的农业用地、工业用地，而且其造成的环境污染问题不断增多，钢渣的利用迫在眉睫。2014年我国粗钢产量超过8亿吨，因此，我国的钢渣产量至少在8000万吨以上。如表1-1所示为2014年我国各省市粗钢及钢渣产量。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：51945字