[发明专利]一种水泥稳定钢渣的半刚性基层原料配比设计方法

说明书

本发明公开了一种水泥稳定钢渣的半刚性基层原料配比设计方法，属于道路工程材料领域。该设计方法通过将钢渣集料按粒径分档，根据密度最大原则确定各档料的掺配比例，再通过水泥掺量和水用量设计，通过击实试验确定不同水泥掺量混合料的最大干密度、最佳含水率，最后经过7d无侧限抗压强度试验，根据测试结果，综合无侧限抗压强度要求和水泥用量占比，得出水泥稳定钢渣半刚性基层的原料最佳配比。本发明设计方法能成本最低的满足道路基层的抗压强度，还解决了天然砂石筑路材料短缺和由其带来的环境污染问题，提高了钢渣废弃物的利用率和适用性，解决钢渣大量堆积带来的生态环境问题，以及现有钢渣直接作为半刚性基层材料路用性能不稳定问题。

技术领域

本发明涉及道路工程材料技术领域，特别是涉及一种水泥稳定钢渣的半刚性基层原料配比设计方法。

背景技术

随着我国基础设施的蓬勃发展，带动了公路运输业的快速发展，公路建设里程逐年增加，导致天然石材集料短缺。并且，由于天然石材集料开采会对周围环境造成严重破坏，因此受到了严格的管控，使得道路工程集料短缺问题更加突出，故新型集料的研究成为了行业热点问题。

钢渣是钢铁冶炼过程中产生的副产物，主要化学成分有CaO、SiO₂、 Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO等；矿物组成与水泥类似，主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸四钙以及游离氧化钙等。目前钢渣堆放量大，但利用率不高。大量的钢渣露天堆放，不仅占用大量土地，而且严重影响生态环境。相关研究表明，钢渣具有高强度、高硬度和良好的级配物理力学性能。同时，它含有丰富的活性成分，可以形成潜在的胶凝物质。掺入水泥后，可作为道路半刚性基层的主要原材料，大大节约石材集料的开采，提高钢渣的综合利用率，减轻钢渣堆弃带来的影响。而且，现有水泥稳定碎石的半刚性基层由于干缩温缩容易产生开裂问题。而由于钢渣材料具有一定的膨胀性，当钢渣作为集料加入后能有效地改善这个问题。

但现有的研究大多是利用钢渣的胶凝特性，将其磨成粉后直接用作胶凝材料，由于不同地区、不同时期的钢渣成分差异较大，使其材料性能不稳定，限制了大规模推广应用。

由此可见，上述现有的钢渣作为半刚性基层材料的应用仍存在问题，本申请就是在此基础上创设的一种水泥稳定钢渣的半刚性基层原料配比设计方法，使其能简单方便的得出钢渣作为道路基层集料的合理混合方式，以及得出水泥稳定钢渣的半刚性基层原料最佳配比，节约成本，提高钢渣适用性，为钢渣废弃物在道路工程中的广泛应用提供了必要的参考。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水泥稳定钢渣的半刚性基层原料配比设计方法，使其能简单方便的得出钢渣作为道路基层集料的合理混合方式，以及得出水泥稳定钢渣的半刚性基层原料最佳配比，节约成本，提高钢渣适用性，为钢渣废弃物在道路工程中的广泛应用提供了必要的参考。

为解决上述技术问题，本发明提供一种水泥稳定钢渣的半刚性基层原料配比设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1.采用筛分试验将钢渣集料按不同粒径进行分档，得到不同粒径的钢渣料；

S2.根据密度最大原则确定所述不同粒径的钢渣料的最佳掺配比例；

S3.在步骤S2得到的最佳掺配比例基础上分别匹配不同试件下的干密度计算，得到不同水泥掺量的混合料；

S4.对所述不同水泥掺量的混合料拟定不同的含水量，然后采用重型击实试验方法完成不同含水量试件下的干密度计算，并绘制含水率与干密度的相关曲线，得出所述不同水泥掺量的混合料的最佳含水率和最大干密度；

S5.将所述不同水泥掺量的混合料的最佳含水率和最大干密度的成型试件，进行7d无侧限抗压强度试验，根据测试结果，综合无侧限抗压强度要求和水泥用量占比，得出水泥稳定钢渣的半刚性基层原料的最佳配比。