陳思芃

（重慶交通大學(xué)，重慶400067）

1 概述

近年來(lái)，新建道路及改擴(kuò)建公路工程對(duì)道路材料的性能要求日漸提升，同時(shí)也更加注重鋼渣等材料在道路基層中的應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)從20 世紀(jì)70 年代起在西方國(guó)家中已經(jīng)開(kāi)始，有諸多將鋼渣作為道路材料綜合利用的案例，日本在1987 年高爐渣接近100%利用，德國(guó)在1994 年鋼渣利用率就超過(guò)了94%，美國(guó)鋼渣利用率也達(dá)到79%[1]。我國(guó)如今也在逐步提升鋼渣材料的利用率，國(guó)內(nèi)相關(guān)學(xué)者的應(yīng)用研究也積累了一定成果。2000 年，方衛(wèi)民等將鋼渣用于京滬高速鐵路徐滬段的不良地基處理，提高了路基土的強(qiáng)度[2]。2017 邢琳琳等人通過(guò)XRF 等微觀測(cè)試手段研究了鋼渣的形貌、化學(xué)成分及礦物組成。測(cè)定了鋼渣粗骨料壓蒸粉化率及不同齡期下鋼渣混凝土試件的抗壓強(qiáng)度[3]。

2 級(jí)配及水泥摻量設(shè)計(jì)

本文采用鋼渣為陳化5 個(gè)月所得，鋼渣與碎石比例為60：40[4]。設(shè)計(jì)了粗粒徑的骨料相對(duì)較多的級(jí)配JP1，其標(biāo)準(zhǔn)篩分實(shí)驗(yàn)（孔徑0.075～26.5mm）通過(guò)率由高到低分別為100%、82.5%、74.0%、66.1%、54.5%、40.0%、29.0%、20.0%、14.0%、9.5%、6.5%、3.0%，水泥摻量為4.5%。再對(duì)所設(shè)計(jì)級(jí)配的試件參照《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料實(shí)驗(yàn)規(guī)程》（JTG E51-2009），進(jìn)行了7d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所得的強(qiáng)度R=5.64MPa、Rd=4.06MPa、Cv=17.0%，滿足相關(guān)性能指標(biāo)要求。

3 路用性能研究

在前文實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)4.5%水泥摻量、60%鋼渣摻量的水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石無(wú)機(jī)結(jié)合料進(jìn)行了不同齡期的相關(guān)力學(xué)性能試驗(yàn)，以期通過(guò)更詳細(xì)的力學(xué)參數(shù)，驗(yàn)證這一級(jí)配的鋼渣級(jí)配碎石在道路基層的可用性。

3.1 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

不同齡期試件的抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：齡期與抗壓強(qiáng)度是正相關(guān)的關(guān)系，而從增長(zhǎng)速度看，0～28d 區(qū)間是強(qiáng)度增長(zhǎng)最明顯的，在28d 齡期后這一指標(biāo)的增長(zhǎng)趨于平穩(wěn)。

3.2 劈裂強(qiáng)度及抗壓回彈模量

不同齡期試件的劈裂強(qiáng)度及抗壓回彈模量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 劈裂強(qiáng)度及抗壓回彈模量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：齡期與劈裂強(qiáng)度及抗壓回彈模量的數(shù)值均成正相關(guān)，在增速方面與抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)類似，28d 齡期試件回彈模量已達(dá)1615MPa，與普通水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石相比也屬于較優(yōu)值。上述路用性能實(shí)驗(yàn)中采用的均為陳化5 個(gè)月的鋼渣，沒(méi)有出現(xiàn)因鋼渣陳化時(shí)間較短、體積安定性稍差所造成混合料劈裂強(qiáng)度降低現(xiàn)象。

4 結(jié)論與建議

4.1 按照J(rèn)P1 的級(jí)配設(shè)計(jì)及4.5%的水泥摻量是較為經(jīng)濟(jì)合理的方案，這是由于鋼渣摻量固定為60%時(shí)，粗骨料含量的增加會(huì)更有利于嵌擠骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)的形成，同時(shí)也具備了滿足路用性能的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)。

4.2 不同齡期的JP1 級(jí)配相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，水泥穩(wěn)定鋼渣級(jí)配碎石的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、回彈模量的數(shù)值均可滿足其在道路基層中的運(yùn)用。

4.3 本文中實(shí)驗(yàn)采用的是陳化5 個(gè)月的鋼渣，陳化時(shí)間對(duì)其路用性能的影響還有待考究。

4.4 可以進(jìn)一步對(duì)比摻鋼渣和未摻鋼渣的水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石干縮性能的不同，探究齡期對(duì)失水率及干縮應(yīng)變的影響。