一种利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法

技术领域

本发明涉及市政工程技术领域，特别是一种利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法。

背景技术

目前，钢渣作为大宗工业固废，年产生量超1亿吨，未经处理露天堆放的钢渣经雨水冲刷后，将对土壤、水体环境造成不利影响。加强钢渣资源的无害化、减量化、资源化利用已刻不容缓。目前国内外将钢渣用于沥青混凝土有较多的研究案例。如武汉理工大学的吴少鹏教授在“钢渣沥青混凝土的研究与应用”一文中提到钢渣沥青路面的使用性能出色，部分指标优于普通沥青路面。申请号201911412263.2的专利文献公开了一种用于重载路面的全粒度钢渣路面基层材料，利用了钢渣优异的物理特性和潜在胶凝活性，无需外加剂，便可制备得到强度高、水泥用量小、干缩小的基层材料，延长重载路面的服役寿命；而且实现了全粒径钢渣在基层材料中的应用，减少了钢渣处理不当导致的环境污染等问题，降低了生产成本，具有显著的社会经济环境效益。

本发明开发了一种钢渣沥青同步封闭层新的工艺方法，该方法不仅能够降低施工难度，提高施工效率，提高路面性能，节约生产成本，促进钢渣资源的销售及利用，还可以变废为宝，节能环保。

发明内容

本发明提供了一种利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法，能够充分发挥钢渣颗粒耐磨性好，多棱角、粗糙表面、微孔结构及表面积大、粘聚结合力强等特性，所得路面耐磨性好、粘聚力高、力学性能优异，达到了“变废为宝”的目的。

其解决问题的技术方案如下：

一种利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法，包括以下步骤：

第一步、基层预处理；

第二步、喷洒第一层乳化沥青，辊平、晾干，撒布钢渣；

第三步、喷洒第二层乳化沥青，辊平、晾干。

本发明还进一步提供了根据前述方法得到的钢渣沥青同步碎石上封层。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明将钢渣应用于沥青同步碎石封层制备，钢渣表面微观多孔的特性决定了其与乳化沥青的结合会更紧密，在冷拌条件下，钢渣颗粒与上下层乳化沥青融为一体，形成面层封闭层，加上钢渣的高耐磨性，使得路面持久耐用；本发明利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法工艺流程简单、施工简便、成本低，所得路面耐磨性好、粘聚力高、力学性能优异。

2.本发明以钢渣固体废弃物代替常用沥青骨料玄武岩、金刚石，是钢渣固体废弃物的新工艺用途，既可减少自然资源消耗，又可消纳固废，同时降低了产品的生产成本，预期具有显著的经济及社会效益。

附图说明

图1为本发明钢渣沥青同步碎石上封层道路施工流程图。

图2为本发明钢渣沥青同步碎石上封层道路结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法，将钢渣固体废弃物应用于沥青同步碎石封层制备，省去了常用的玄武岩、金刚石等沥青骨料，通过充分发挥钢渣颗粒耐磨性好，多棱角、粗糙表面、微孔结构及表面积大、粘聚结合力强等特性，制备过程中钢渣与乳化沥青紧密结合，形成面层封闭层，从而使得路面具有良好的力学性能和耐磨性能。

在本发明的一些实施例中，第一步中基层预处理包括清扫：将基层上的杂物清扫干净、吹净浮尘，使基层矿料暴露出来。在本发明的另一些实施例中，还包括对基层不平整的部位进行修补平整，并保持基层的干燥。

在本发明的实施例中，第一步中基层预处理还包括覆盖保护膜：将基层周边需要保护的路面和设施覆盖上保护膜；所述设施包括路缘石、盲道砖、井盖等；所述保护膜通常为塑料保护膜。

在本发明中，所述乳化沥青的类型及来源不作限制；在本发明的一些实施例中，优选为冷拌乳化沥青，采用冷拌乳化沥青与传统的热拌热铺工艺相比，无需加热，施工更加简便、施工过程中没有粉尘和沥青烟污染，环保节能；在本发明的另一些实施例中，更优选为冷拌阳离子乳化沥青。冷拌阳离子乳化沥青颗粒带有正电荷，基层矿料表面带有负电荷，由于异性电荷相吸的原因，沥青颗粒能与基层矿料表面紧密相连，形成牢固的沥青膜，同时将乳液中的水分很快地分离出来，分解破乳，有利于加快施工进度，提前恢复交通。

在本发明中，对所述钢渣的来源不作限制，优选为破碎的转炉滚筒钢渣，粒径为3-10mm，f-CaO含量不超过5％；通过对钢渣的粒径进行限定，使得钢渣颗粒的强度满足道路施工要求；所述f-CaO含量指的是钢渣中游离的CaO含量，将钢渣f-CaO含量限定为不超过5％，消除钢渣的不稳定性，使其性能指标满足行业标准要求，防止后续钢渣崩解粉化造成路面隆起、出现裂缝等情况。在本发明的一些实施例中，所述钢渣的粒径为3-10mm，f-CaO含量不超过5％，压碎值不大于26％。在本发明的一些实施例中，通过进一步限定钢渣的压碎值不大于26％，从而满足高等级公路表面层的要求。

在本发明的一些实施例中，第二步喷洒第一层乳化沥青中所述乳化沥青的喷洒厚度为100-150μm。在一些更优实施例中，所述乳化沥青的喷洒厚度为120-140μm。在一个最优实施例中，所述乳化沥青的喷洒厚度为130μm。施工过程中应保证乳化沥青喷洒均匀、形成等厚的沥青薄膜。

在本发明的一些实施例中，第二步所述辊平具体指的是对喷洒在基层上的乳化沥青进行整平和压实。

在本发明的一些实施例中，第二步所述晾干时间为1～2h。本发明所述晾干具体指的是乳化沥青破乳固化。

在本发明的一些实施例中，第二步所述钢渣的撒布厚度为6-10mm；在本发明的一些优选实施例中，第二步所述钢渣的撒布厚度为8mm。本发明中钢渣的多孔结构及表面积大的特点使得其具有强的吸附作用，能够增加乳化沥青的粘度和附着力。与常规通过控制乳化沥青和钢渣的重量配比相比，本发明通过控制乳化沥青和钢渣的厚度来调控乳化沥青与钢渣的配比，工艺更加简单高效，既能够避免粘结力下降又能避免沥青膜过厚或沥青膜外露的现象，使得封层具有更好的综合性能，成本较低，快速开放交通。

在本发明的一些实施例中，第二步还包括待所述钢渣与乳化沥青粘结后，清除未粘结的散状钢渣。所述清除方法通常为清扫，清扫一般从中间向边缘进行，充分清扫3次。

在本发明中，第三步中喷洒第二层乳化沥青、辊平、晾干的操作与第二步中喷洒第一层乳化沥青、辊平、晾干的操作相同。其中，所述第一层乳化沥青的喷洒厚度与第二层乳化沥青的喷洒厚度可以相同也可以不同。在本发明的一个优选实施例中，所述第一层乳化沥青的喷洒厚度与第二层乳化沥青的喷洒厚度相同。

在本发明的一些实施例中，第三步还包括去除预处理时基层周边需要保护的路面和设施上覆盖的保护膜。

本发明前述方法得到的钢渣沥青同步碎石上封层与现有普通石材沥青同步碎石封层相比，防水性能相当，抗松散性、抗车辙性能优于普通石材沥青同步碎石封层，劈裂强度和-10℃弯拉强度大于普通石材沥青同步碎石封层，力学性能优势明显。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。下述实施例中所用乳化沥青采购自寿光翔盛防水材料有限公司的冷拌阳离子乳化沥青；所用钢渣来自上海宝钢的转炉滚筒渣，颗粒粒径范围为：3-10mm，f-CaO含量不超过5％。

实施例1

利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法，包括以下步骤：

S1、将基层上的灰尘、泥土等杂物清扫干净，吹净浮尘。

S2、将路缘石、盲道砖、井盖等需保护的路面盖上塑料薄膜，使其不受到施工的影响。

S3、随后喷洒第一层乳化沥青，厚度为130μm，施工过程中应保证乳化沥青喷洒均匀；喷洒完毕后立即将乳化沥青辊平，并等待1.5h后晾干。

S4、晾干后将粒径为3-10mm的钢渣撒布在第一层乳化沥青上面，厚度为8mm，等钢渣乳化沥青粘结，并清除未粘结的散状钢渣。

S5、接着喷洒第二层乳化沥青，厚度为130μm，步骤与喷洒第一层时相同，并等待1.5h晾干，晾干后去掉步骤S2中盖好的塑料薄膜，得到钢渣沥青同步碎石上封层成品。

实施例2

利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法，包括以下步骤：

S1、首先对基层不平整的部位进行修补平整，并保持干燥，然后将基层上的灰尘、泥土等杂物清扫干净，吹净浮尘。

S2、前将路缘石、盲道砖、井盖等需保护的路面盖上塑料薄膜，使其不受到施工的影响。

S3、随后喷洒第一层乳化沥青，厚度为100μm，施工过程中应保证乳化沥青喷洒均匀；喷洒完毕后立即将乳化沥青辊平，并等待1h后晾干。

S4、晾干后将粒径为3-10mm的钢渣撒布在第一层乳化沥青上面，厚度为10mm，等钢渣乳化沥青粘结，并清除未粘结的散状钢渣。

S5、接着喷洒第二层乳化沥青，厚度为150μm，步骤与喷洒第一层时相同，并等待2h晾干，晾干后去掉步骤S2中盖好的塑料薄膜，得到钢渣沥青同步碎石上封层成品。

实施例3

利用钢渣制备沥青同步碎石上封层的方法，包括以下步骤：

S1、将基层上的灰尘、泥土等杂物清扫干净，吹净浮尘。

S2、将路缘石、盲道砖、井盖等需保护的路面盖上塑料薄膜，使其不受到施工的影响。

S3、随后喷洒第一层乳化沥青，厚度为150μm，施工过程中应保证乳化沥青喷洒均匀；喷洒完毕后立即将乳化沥青辊平，并等待2h后晾干。

S4、晾干后将粒径为3-10mm的钢渣撒布在第一层乳化沥青上面，厚度为6mm，等钢渣乳化沥青粘结，并清除未粘结的散状钢渣。

S5、接着喷洒第二层乳化沥青，厚度为100μm，步骤与喷洒第一层时相同，并等待1h晾干，晾干后去掉步骤S2中盖好的塑料薄膜，得到钢渣沥青同步碎石上封层成品。

对比例1

用相同粒径的普通碎石代替实施例1中的钢渣，其余操作同实施例1。

对比例2

用相同粒径的普通碎石代替实施例2中的钢渣，其余操作同实施例2。

对比例3

用相同粒径的普通碎石代替实施例3中的钢渣，其余操作同实施例3。

测定实施例1～3制得的钢渣沥青同步碎石上封层道路与对比例1～3制得的普通石材沥青同步碎石封层道路的技术指标，所得结果如下表1所示：

表1

从表1所示的技术指标对比可知，同等条件下，实施例1～3制得的钢渣沥青同步碎石上封层与普通石材沥青同步碎石封层相比，在力学性能上有一定的优势。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。