一种采用钢渣集料的沥青路面铺装方法与流程

本发明属于道路施工的，具体的涉及一种采用钢渣集料的沥青路面铺装方法。

背景技术：

1、钢渣可根据道路工程施工规范的要求加工成20-30mm、10-20mm、5-10mm、0-5mm(0-3、3-5mm)等集料规格，每批次钢渣集的集料成品率范围约为：20-30mm、10-20mm、5-10mm、0-5mm＝10-20:20-30：20-30：10-20。但是由于钢渣集料的坚硬耐磨、多孔及不稳定特性，不同粒径钢渣集料应用存在不同的应用特点。比如0-5mm的钢渣细集料多孔，比表面积大，难以应用于沥青混合料；20-30mm大粒径钢渣集料颗粒不稳定风险高，膨胀性大，用于密级配沥青混合料及半刚性的基层材料中容易出现路面胀裂等病害；10-20mm及5-10mm等中间粒径的钢渣集料应用范围广，用量需求大，但这两档集料的钢渣其膨胀风险虽然比20-30mm的钢渣集料低，但用于中下面层沥青含量较低的普通密级配沥青混合料时，由于沥青膜较薄、疏水性能有限，也会发生较大膨胀。

2、cn110593046公开了一种高强耐久钢渣透水沥青路面结构，但其将钢渣选用20～30mm粒径规格的钢渣直接应用于排水路面中的沥青膜较薄的透水沥青混凝土中，极大增加了钢渣雨水接触发生涨裂的风险，大大限制了钢渣的掺量，影响了钢渣利用率。该结构中的应力吸收层选用的钢渣集料粒径为4.75～13.2mm，即为4.75-9.5mm和9.5mm-13.2mm两档料，而工程中如若选用该范围的钢渣集料，其对上部结构层摊铺碾压极易出现推移、层间粘结不足等问题，同时会导致部分粒径钢渣集料应用带来的其他粒径钢渣集料堆存与舍弃，未能实现钢渣固废的充分利用。

3、cn113529528公开了一种全粒度精细化利用钢渣的沥青路面结构，其仅是根据现有路面结构，对每一个结构中的一档或几档石料直接进行钢渣集料的简单替换，而并不能保证全结构中各功能层的路用性能提升，且其在钢渣掺配如此高的情况下，路面结构的整体水稳定性能否得到保障、长期性能是否满足要求均未知。

技术实现思路

1、本发明提供了一种采用钢渣集料的沥青路面铺装方法，该铺装方法结合不同结构层的具体性质，创新性地针对不同结构层设计出不同施工方式，将施工条件与混合料级配有机结合在一起，既避免了钢渣因遇水易膨胀而存在路面发生破坏的潜在风险，又大大提升了钢渣的应用率，实现每层均可掺入钢渣集料的目的。

2、具体的技术方案如下：

3、一种采用钢渣集料的沥青路面铺装方法，包括以下步骤：

4、(1)粘结层施工：首先在路基上洒布透层油；然后洒布碎石封层，该碎石封层由粒径为9.5-13.2mm的单粒径钢渣集料洒布制成；胶结料采用pc-2型乳化沥青，其洒布量为1.8-2.4kg/m2；路基上部的碎石封层作为应力吸收层。

5、上述单粒径钢渣集料洒布的具体操作如下：首先同步洒布胶结料pc-2型乳化沥青与单粒径钢渣集料，待乳化沥青破乳后，再洒布一层pc-2型乳化沥青。现有技术中的洒布方式只是在石料下部粘附有沥青，而石灰岩等碎石仍有大部分裸露在沥青的外部，导致整体粘附效果欠佳，而本发明则是通过上述的两层洒布，使得单粒径的钢渣集料可以完全被乳化沥青裹腹，粘结性强，应力吸收能力更强。

6、现有技术同步碎石封层通常采用sbs改性沥青作为胶结料，采用石灰岩集料作为洒布骨料。而采用sbs改性沥青作为胶结料，在同步碎石封层施工洒布时需要将sbs改性沥青加热到较高的温度(180℃以上)后才能达到洒布所需的粘度状态，如此所需的设备工艺较为复杂，成本较高，且由于沥青温度过高，老化后沥青的性能指标不易满足要求。而本发明所采用的pc-2型乳化沥青则不存在上述问题。同时，本发明采用单粒径钢渣集料作为碎石封层的骨料，其经济性远远优于现有的石灰岩集料。

7、此外，碎石封层的粒径需要与封层上部结构层混合料的工程粒径相匹配，若碎石封层采用级配碎石，则当级配碎石置于热沥青上，在覆盖率很高的情况下，极易形成夹层，影响结构层的层间粘结。而本发明所采用上述粒径范围的单粒径钢渣集料可以有效避免夹层问题，但是并非简单采用单粒径钢渣集料替换级配碎石就能实现的，而是需要严格把控钢渣集料的粒径，当钢渣集料小于9.5mm，在实际施工过程当中易出现因粒径小而摊铺不均匀的问题，大大影响施工效果以及工程质量；而选用大于13.2mm的钢渣集料将会增大沥青用量，经济性不佳。

8、(2)钢渣改善层施工：

9、拌料：将100％的钢渣集料与水进行拌合，得到含水率为4.0-4.5％，最大干密度为2.261g/cm3的拌料；其中100％的钢渣集料的级配：按照质量比计，粒径20-30mm钢渣集料：10-20mm钢渣集料：5-10mm钢渣集料：0-5mm钢渣集料为10-30：20-40：10-30：20-40；

10、摊铺、碾压：将所得拌料进行摊铺并碾压，完成后压实度≥96％；钢渣改善层施工完成后稳定时间≥7天。

11、(3)半刚性基层施工：

12、拌制半刚性基层混合料：将水泥稳定碎石与掺入细钢渣的集料进行拌合；其中掺入细钢渣的集料级配：按照质量比计，粒径20-30mm石料：10-20mm石料：5-10mm石料：3-5mm钢渣集料：0-3mm钢渣集料为10-30：20-40：10-30：5-10：15-30；胶结料水泥的剂量为3-5wt％；

13、摊铺、碾压：采用双层连续摊铺、一次碾压成型的铺筑方式；完成后压实度≥97％；半刚性基层施工完成后稳定时间≥5天。

14、由于半刚性基层的厚度较高，目前传统半刚性基层的施工多采用三层的分层铺装方式，铺装层数较多，难以确保每层材料的统一性，层与层之间材料的差异性易导致基层开裂等问题。而本方案基于上述含细钢渣集料的级配关系，使得半刚性基层能够很好的实现双层连铺，一体成型，具体为：将所述的集料与水泥拌合后形成钢渣水泥稳定碎石混合料，首先摊铺100m左右的工作面碾压完成后，在碾压完成的工作面上进行第二层摊铺碾压，连续铺装上下两层，此时上下两层的水泥同时凝固，进而实现一体成型，使得半刚性基层成为一个整体。

15、在半刚性基层中采用上述级配的细钢渣，粒径较细且较均匀，其遇水具有微膨胀特性，用于水泥稳定碎石的半刚性基层材料可减少其温缩裂缝。

16、(4)柔性基层施工：

17、拌制柔性基层混合料：柔性基层混合料级配：粒径20-30mm钢渣集料：10-20mm石灰岩集料：5-10mm石灰岩集料：0-5mm石灰岩机制砂：矿粉＝30-50:10-30:5-15:10-30:1-3；胶结料sbs改性石油沥青的用量为3.0-4.0％；，采用所述级配的混合料，适用于空隙大的柔性基层沥青混合料，可自吸收所掺入的钢渣集料遇水膨胀带来的变形，不会引发路面整体损坏。

18、其中拌合的具体操作为：首先将所述集料加热至190-210℃，将sbs改性石油沥青加热至150-160℃；然后先加入所述的钢渣集料、石灰岩集料和石灰岩机制砂干拌10-15s；再加入sbs改性石油沥青和矿粉，进行拌合40-50s；最后出料保温至少2.5h；

19、摊铺、碾压：先采用双钢轮压路机进行碾压2遍，再采用胶轮压路机碾压4-6遍；碾压完成后该柔性基层的空隙率为15-20％；柔性基层施工完成后稳定时间≥24h。

20、(5)沥青混合料下面层施工：

21、拌制下面层混合料：下面层混合料级配：粒径20-30mm石灰岩集料：10-20mm钢渣集料：10-20mm石灰岩集料：5-10mm钢渣集料：5-10石灰岩集料：0-5mm石灰岩机制砂：矿粉＝0-30:0 -20:0-20:0-15:0-15:25-40:2-6；胶结料sbs改性石油沥青用量为3.5-4.5％；

22、其中拌合的具体操作为：首先将所述集料加热至150-180℃，将基质沥青加热至140-150℃；然后先加入所述的钢渣集料、石灰岩集料和石灰岩机制砂干拌10-15s；再加入基质沥青和矿粉，进行拌合45-60s；最后出料保温至少1.5h；

23、摊铺、碾压：先采用双钢轮压路机进行碾压2遍，再采用胶轮压路机碾压4-6遍；碾压完成后沥青混合料下面层的空隙率为2-3％。

24、(6)抗滑磨耗表面层施工：

25、拌制表面层混合料：表面层混合料级配：粒径10-15mm钢渣集料：5-10mm钢渣集料：0-3mm石灰岩集料：矿粉＝20-50:20-40:10 -20:8-12；胶结料高粘弹改性石油沥青用量为5.8-7.2wt％；助剂木质素纤维用量0.3-0.5wt％；

26、其中拌合的具体操作为：首先将所述集料加热至180-200℃，将高粘弹改性石油沥青加热至165-175℃；然后先加入所述的钢渣集料、石灰岩集料和木质纤维素干拌15-20s；再加入高粘弹改性石油沥青和矿粉，进行拌合50-60s；最后出料保温至少1.0h；

27、摊铺、碾压：采用双钢轮压路机进行碾压，碾压过程为先静压，后振动压实；其中当混合料温度降至60～80℃时再进行静压；碾压完成后抗滑磨耗表面层的空隙率为2-3％。

28、本发明中，所述的采用钢渣集料的沥青路面铺装方法的步骤(1)中透层油为sbs乳化改性沥青，其喷洒量为1.0-1.5kg/m。

29、本发明中，所述的采用钢渣集料的沥青路面铺装方法的步骤(1)中碎石封层的钢渣集料洒布量为6～8kg/m2，钢渣集料的覆盖率为75～85％。

30、本发明中，所述的采用钢渣集料的沥青路面铺装方法的步骤(3)半刚性基层施工前，先采用重型钢轮压路机碾压≥2遍。

31、本发明中，所述的采用钢渣集料的沥青路面铺装方法的步骤(3)中的石料为石灰岩集料、花岗岩集料、角闪岩集料或城市建筑垃圾材料中的一种或几种；所述掺入细钢渣的集料其含水率为4.8-5.2％，最大干密度为2.374；水泥为矿渣硅酸盐水泥p·s·a 32.5。

32、本发明中，所述的采用钢渣集料的沥青路面铺装方法的步骤(6)在下面层摊铺碾压完成，且温度降至50℃以下后进行表面层施工。

33、本发明中，所述的采用钢渣集料的沥青路面铺装方法中钢渣改善层的厚度为10-20cm；半刚性基层的厚度为18-36cm；柔性基层的厚度为8-12cm；沥青混合料下面层的厚度为6-8cm；抗滑磨耗表面层的厚度为4-6cm。

34、传统路面常用的结构厚度为4cm上面层+8cm下面层+10cm柔性基层+36cm基层+18cm底基层。与传统的路面结构相比，采用钢渣改善层代替了水泥稳定碎石底基层，节省了水泥用量，且各结构均采用钢渣替代石料，降低工程造价，经济效益显著。

35、本发明中，所述的采用钢渣集料的沥青路面铺装方法中半刚性基层的单层铺筑厚度≤30cm。

36、本发明中，所述的采用钢渣集料的沥青路面铺装方法中的钢渣改善层的级配范围为：标准筛孔37.5mm通过率范围为100％；标准筛孔31.5mm通过率范围为90～100％；标准筛孔19mm通过率范围为64～84％；标准筛孔9.5mm通过率范围为40～59％；标准筛孔4.75mm通过率范围为24～42％；标准筛孔2.36mm通过率范围为14～30％；标准筛孔0.6mm通过率范围为6～17％；标准筛孔0.075mm通过率范围为0～7％。

37、所述半刚性基层的级配范围为：标准筛孔31.5mm通过率范围为100％；标准筛孔26.5mm通过率范围为92～100％；标准筛孔19mm通过率范围为80～86％；标准筛孔9.5mm通过率范围为45～55％；标准筛孔4.75mm通过率范围为28～36％；标准筛孔2.36mm通过率范围为18～26％；标准筛孔0.6mm通过率范围为10～16％；标准筛孔0.075mm通过率范围为2～5％。

38、所述柔性基层的级配范围为：标准筛孔37.5mm通过率范围为100％；标准筛孔31.5mm通过率范围为90～100％；标准筛孔26.5mm通过率范围为70～95％；标准筛孔19mm通过率范围为40～76％；标准筛孔13.2mm通过率范围为28～58％；标准筛孔9.5mm通过率范围为19～39％；标准筛孔4.75mm通过率范围为6～29％；标准筛孔2.36mm通过率范围为6～18％；标准筛孔1.18mm通过率范围为3～15％；标准筛孔0.6mm通过率范围为2～10％；标准筛孔0.3mm通过率范围为1～7％；标准筛孔0.15mm通过率范围为1～6％；标准筛孔0.075mm通过率范围为1～4％。

39、所述沥青混合料下面层的级配范围为：标准筛孔26.5mm通过率范围为100％；标准筛孔19mm通过率范围为90～100％；标准筛孔16mm通过率范围为83～95％；标准筛孔13.2mm通过率范围为73～86％；标准筛孔9.5mm通过率范围为56～70％；标准筛孔4.75mm通过率范围为35～48％；标准筛孔2.36mm通过率范围为22～33％；标准筛孔1.18mm通过率范围为16～23％；标准筛孔0.6mm通过率范围为10～16％；标准筛孔0.3mm通过率范围为6～11％；标准筛孔0.15mm通过率范围为5～9％；标准筛孔0.075mm通过率范围为4～6％。

40、所述抗滑磨耗表面层的级配范围为：标准筛孔16mm通过率范围为100％；标准筛孔13.2mm通过率范围为90～100％；标准筛孔9.5mm通过率范围为50～75％；标准筛孔4.75mm通过率范围为20～34％；标准筛孔2.36mm通过率范围为15～26％；标准筛孔1.18mm通过率范围为14～24％；标准筛孔0.6mm通过率范围为12～20％；标准筛孔0.3mm通过率范围为10～16％；标准筛孔0.15mm通过率范围为9～15％；标准筛孔0.075mm通过率范围为8～12％。

41、本发明的有益效果为：本发明所述的铺装方法结合不同结构层的具体性质，创新性地针对不同结构层设计出不同施工方式，将施工条件与混合料级配有机结合在一起，既避免了钢渣因遇水易膨胀而存在路面发生破坏的潜在风险，又大大提升了钢渣的应用率，实现每层均可掺入钢渣集料的目的。