鋼渣活性及膨脹性試驗(yàn)

鋼渣活性及膨脹性試驗(yàn)1目的與適用范圍本方法適用于評(píng)價(jià)鋼渣用作基層和瀝青層材料使用時(shí)的活性及膨脹性。注：對(duì)鋼渣性能評(píng)定時(shí)宜附加測(cè)定游離氧化鈣或氧化鎂的含量。2儀具與材料(1)臺(tái)秤、磅秤及天平：秤的稱(chēng)量20㎏，感量10g，天平稱(chēng)量2㎏，感量1g。(2)容量瓶：2000mL，帶圓形玻璃皿蓋。(3)加熱裝置：煤氣爐、電爐等。(4)漏斗：直徑50㎜的玻璃漏斗。(5)烘箱：能控溫在105℃±5℃。(6)標(biāo)準(zhǔn)篩：根據(jù)需要選用。(7)土工擊實(shí)試驗(yàn)設(shè)備一套，包括內(nèi)徑152㎜、高170㎜的金屬圓筒，套環(huán)高50㎜，直徑151㎜和高50㎜的筒內(nèi)墊塊，底座，擊實(shí)儀等。擊實(shí)錘的底面直徑50㎜，總質(zhì)量4.5g。擊錘在導(dǎo)管內(nèi)的總行程為450㎜。(8)多孔板：直徑148㎜，布滿2㎜圓孔，黃銅制，用于上方的多孔板中間有百分表觸點(diǎn)，供安裝百分表測(cè)定變形用，也可用多孔吸水板代替。(9)恒溫水?。耗芡瑫r(shí)放置150㎜試件3個(gè)，持續(xù)保持水溫80℃±3℃6h以上。(10)水：蒸餾水、純凈水。(11)比色管：工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)比色管。(12)其它：濾紙(化學(xué)分析用)、鏟子、刷子、毛巾等。3試驗(yàn)步驟3.1試樣準(zhǔn)備在鋼渣的陳放地從料堆內(nèi)部1m處取足夠數(shù)量的鋼渣樣品，從3處以上取樣混合后按分料器法或四分法處理，供試驗(yàn)使用。注：鋼渣試驗(yàn)結(jié)果與取樣關(guān)系很大。如果鋼渣已經(jīng)破碎且在空氣中經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間陳放，通?？苫旧贤瓿膳蛎?，試驗(yàn)結(jié)果不能反映實(shí)際集料中存在的未膨脹顆粒的情況。因此取樣必須力求代表鋼渣的實(shí)際破碎和陳放情況。由于鋼渣有多孔與致密之分，需注意其比例接近實(shí)際情況。3.2鋼渣遇水后的比色試驗(yàn)按以下步驟進(jìn)行：3.2.1配制標(biāo)準(zhǔn)液：將重鉻酸鉀按0.006g/mL的濃度加入蒸餾水中配制標(biāo)準(zhǔn)比色液，裝入100mL比色管中。3.2.2稱(chēng)取天然狀態(tài)的鋼渣500g，放在燒杯中，加入約1500mL純凈水.至燒杯的標(biāo)線處，蓋上玻璃皿蓋。3.2.3將燒杯放在熱源上加熱，調(diào)整火力，使其約在15min內(nèi)沸騰，然后調(diào)為微火沸騰狀態(tài)45min，合計(jì)為1h。3.2.4加熱結(jié)束后，立即移下燒杯，補(bǔ)充加水至燒杯的標(biāo)線處，適當(dāng)攪拌。3.2.5用漏斗及濾紙過(guò)濾，將開(kāi)始階段的20mL過(guò)濾液廢棄，再繼續(xù)過(guò)濾得到300mL過(guò)濾液，作為比色液。3.2.6將比色液100mL裝入比色管中，在背后放一張白紙，與標(biāo)準(zhǔn)比色液比較，評(píng)定有無(wú)顏色異常。此步驟必須在加熱結(jié)束后20min以?xún)?nèi)完成。3.3鋼渣膨脹性檢測(cè)按下列步驟進(jìn)行：3.3.1利用工程的實(shí)際瀝青混合料級(jí)配，按照基層材料擊實(shí)試驗(yàn)方法進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，擊實(shí)錘重4.5㎏.落高45㎝，分3層裝料，每次擊實(shí)98次，確定最佳含水率和最大干密度。3.3.2將自然干燥的鋼渣篩分成各個(gè)粒級(jí)，按工程的實(shí)際級(jí)配配制不少于3個(gè)直徑150㎜的重型擊實(shí)試驗(yàn)用試件的混合料，每個(gè)試件約7㎏。按最佳含水率±1％加水充分拌和均勻，在密閉的容器內(nèi)保存24h捫料。3.3.3在試模內(nèi)裝入壓頭，鋪濾紙，進(jìn)行擊實(shí)成型，擊實(shí)完成后取下套筒，用直尺刮刀整平試件表面，被刮出的粗集料及所有的細(xì)空隙都用細(xì)料補(bǔ)齊找平，蓋上平板。將試模連同蓋板一起仔細(xì)倒轉(zhuǎn)，取走底板及壓頭墊塊，再次墊上濾紙、裝上多孔底扳，將試模倒置，上面加蓋中央有觸點(diǎn)的多孔板，擦凈試模外部及上下頂面。3.3.4將試模放進(jìn)恒溫水浴中，試摸應(yīng)全部浸沒(méi)水中。3.3.在多孔板上壓4塊半圓形的荷載板，每個(gè)1.25㎏。共重5㎏。其上裝置試件膨脹量測(cè)定用的百分表架及百分表，百分表應(yīng)準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)中央觸點(diǎn)并保持豎直狀態(tài)。3.3.6立即讀取百分表的初讀數(shù)d0。3.3.7開(kāi)始加溫至80℃±3℃，自達(dá)到要求溫度后起算連續(xù)6h，停止加熱，自然冷卻，第2天開(kāi)始加熱前讀取百分表讀數(shù)di。如此每日在相同時(shí)間加溫及放冷一次，持續(xù)進(jìn)行10日。3.3.8結(jié)束后的第2天讀取百分表終讀數(shù)d10。結(jié)束試驗(yàn)，拆除測(cè)定裝置。注：試驗(yàn)時(shí)3個(gè)試件宜在一個(gè)水浴中同時(shí)進(jìn)行。3.4鋼渣瀝青混凝土的膨脹量按以下方法進(jìn)行測(cè)定：3.4.1按使用鋼渣的瀝青混合料的實(shí)際配合比制作標(biāo)準(zhǔn)的馬歇爾試件，數(shù)量不少于3個(gè)，用卡尺在直徑方向仔細(xì)測(cè)定3個(gè)斷面，在高度方向測(cè)定4處，計(jì)算試件體積V1。3.4.2將試件在60℃±1℃的恒溫水浴中浸泡養(yǎng)生72h。3.4.3取出試件冷卻至室溫，觀察有無(wú)裂縫或鼓包，立即按相同方法測(cè)量試件體積V2。4計(jì)算4.1鋼渣膨脹量按式(T0348—1)計(jì)算。C1=（T0348-1）式中：C1——鋼渣膨脹量(％)；d0——百分表的初讀數(shù)(0.01㎜)；d10——結(jié)束后的第2天讀取的百分表終讀數(shù)(0.01㎜)。4.2鋼渣瀝青混凝土膨脹量按式(T0348-2)計(jì)算C2=（T0348-2）式中：C2——鋼渣瀝青混凝土膨脹量(％)；V1——浸泡養(yǎng)生前試件體積(㎝3)；V2——浸泡養(yǎng)生后試件體積(㎝3)。5報(bào)告5.1鋼渣遇水后的比色試驗(yàn)應(yīng)記錄比色變化情況。5.2鋼渣膨脹量平行試驗(yàn)3個(gè)試件，取其平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。5.3鋼渣瀝青混凝土膨脹量取3個(gè)試件的平均值，作為試驗(yàn)結(jié)果。報(bào)告應(yīng)說(shuō)明鋼渣瀝青混凝土試件有無(wú)裂縫及鼓包等情況。條文說(shuō)明較長(zhǎng)時(shí)期以來(lái)，鋼渣作為拌制瀝青混合料的集料一直沒(méi)有得到認(rèn)知和使用。究其原因，主要是因?yàn)闊掍撨^(guò)程中需要使用部分生石灰，這部分生石灰在未能充分鋼渣化的情況下將成為游離生石灰。這樣的鋼渣如果大塊堆放，沒(méi)有事先破碎讓其在空氣中有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的存放和吸水熟化?；钚匝趸}遇水后反應(yīng)生成氫氧化鈣：CaO+H2O→Ca(OH)2，體積膨脹約2倍，在瀝青路面將產(chǎn)生根大的膨脹力，導(dǎo)致路面發(fā)生鼓包損壞。一般情況下，轉(zhuǎn)爐鋼渣的游離氧化鈣含量可能達(dá)到3％，而電爐鋼渣的游離氧化鈣只有0.3％，要小得多。但是在歐洲共同體標(biāo)準(zhǔn)EN1744-1：1998中，沒(méi)有要求測(cè)定游離氧化鈣的含量，卻要求測(cè)定氧化鎂的含量，這一點(diǎn)是值得注意的。各單位在使用鋼渣時(shí)，需對(duì)氧化鈣和氧化鑊的含量進(jìn)行測(cè)定(方法可參照有是試驗(yàn)規(guī)程)，以積累資料，進(jìn)行研究。其實(shí)鋼渣在許多國(guó)家是作為優(yōu)質(zhì)集料來(lái)使用的，它的抗破碎能力(如壓碎值、洛杉磯磨耗值)都很高。近年來(lái)我國(guó)有些鋼廠已經(jīng)開(kāi)始重視鋼渣的合理應(yīng)用，以有效利用廢物，減輕公害，檢驗(yàn)鋼渣能否使用，國(guó)外一般是通過(guò)檢測(cè)鋼渣中的氧化鈣或氧化鎂含量或者其膨脹量，也有的直接測(cè)定瀝青混凝土的膨脹性。我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)中一直要求時(shí)鋼渣瀝青混凝土進(jìn)行活性檢驗(yàn).其膨脹量不得太于1％。EN11744-1：1998要求膨脹量不大于3.5％，但要求按EN196-2：1994測(cè)定氧化鎂含量，168h時(shí)氧化鎂含量大于5％時(shí)，改用試驗(yàn)時(shí)間24h，要求不大于或等于5％。另外，煉鋼用的石灰等原料中經(jīng)常含有微量的硫磺，它極易與鈣結(jié)合成硫化鈣CaS，含量在1％左右硫化鈣在遇水后能生成高價(jià)硫離子，成為與溫泉水相似的黃色不穩(wěn)定物質(zhì)，只有在空氣中逐漸氧化才會(huì)變成中性，所以利用鋼渣遇水時(shí)的顏色可以概略地判斷其新鮮程度。最終評(píng)價(jià)鋼渣能否在瀝青混合料中使用還要看是否滿足水穩(wěn)定性檢驗(yàn)的要求，達(dá)不到這些要求的鋼渣不得使用。在日本《鋪裝試驗(yàn)法便覽》中有幾個(gè)與鋼渣有關(guān)的試驗(yàn)方法，一個(gè)是鋼渣遇水的判色檢驗(yàn)方法(2-3-2)，一個(gè)是鋼渣的單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)(2-3-3)，還有兩個(gè)分別用于基層及瀝青混合料的鋼渣膨脹量試驗(yàn)方法(2-3-4及3-4-17)，鋼渣瀝青混凝土浸水膨脹性試驗(yàn)(3-7-8)。同時(shí)規(guī)定了鋼渣的使用標(biāo)準(zhǔn)，要求破碎后陳放期不小于6個(gè)月。膨脹量不大于1.5％。本方法參照日本的方法編寫(xiě)。關(guān)于鋼渣的使用性能，一些國(guó)家和學(xué)者也提出了不少其它的試驗(yàn)方法。例如我國(guó)《武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)》2001年第6期“鋼渣作瀝青混凝土集料的研究”一文提出了鋼渣粉化率的試驗(yàn)方法。一種方法是