1.本发明涉及道路工程领域，特别是涉及一种用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层及其施工方法。
背景技术：2.路面抗滑性能是实现高等级道路安全、舒适、高速行驶的关键技术之一，提高现有沥青路面的抗滑性和耐久性属于本领域势在必行的研究方向。一般来说，新建路面表层的摩擦系数和结构深度可以满足现行规范的要求，但经车辆长期行驶后，路面的抗滑水平会不同程度地下降，远远不能满足设计寿命前的行车安全要求。原因在于路面骨料的长期耐磨性不足。因此，在公路路面材料的选择和设计过程中，有必要综合考虑材料的耐久性和表面服务性。
3.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。中国是钢铁冶炼大国，钢渣堆放量大，利用率低。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。
4.本技术创设一种新的用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层及其施工方法，使其将不同比例的钢渣应用于沥青路面工程中，利用钢渣密度大、强度高、抗磨耗和抗破碎等物理特性，使施工路面表层具有良好的低温性能和抗滑性能，有效解决高寒地区优质集料匮乏与路面抗滑能力不足等问题。
技术实现要素：5.本发明要解决的技术问题是提供一种用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层，使其通过不同比例的钢渣应用于沥青路面工程中，利用钢渣密度大、强度高、抗磨耗和抗破碎等物理特性，使施工路面表层具有良好的低温性能和抗滑性能，有效解决高寒地区优质集料匮乏与路面抗滑能力不足等问题，从而克服现有的路面抗滑性和耐久性不足的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层，所述路面表层由嵌入层和磨耗层依次铺设而成，所述嵌入层包括如下按重量份计的原料：钢渣20-35份、石灰岩45-65份、矿粉10-11份、沥青6.5-7.0份；所述磨耗层包括如下按重量份计的原料：钢渣95-98份、矿粉0-3份、沥青1-3份，所述磨耗层在所述嵌入层摊铺完成后撒布于所述嵌入层表面，并由钢轮压路机低速碾压，将其压入所述嵌入层中。
7.进一步改进，所述钢渣的浸水膨胀率不大于1.5％，且其中的游离氧化钙含量不大于3％，所述钢渣的粒径为4.75-16mm，所述石灰岩的粒径为0.075-4.75mm，所述矿粉的粒径为《0.075mm。
8.进一步改进，所述嵌入层中由钢渣、石灰岩、矿粉形成的集料的级配范围为:16mm筛孔通过率为100％，13.2mm筛孔通过率为80-100％，9.5mm筛孔通过率为59-68％,4.75mm筛孔通过率为60-78％，2.36mm筛孔通过率为60-72％,1.18mm筛孔通过率为39-56％,0.6mm
筛孔通过率为25-45％,0.3mm筛孔通过率为17-41％,0.15mm筛孔通过率为11-24％，0.075mm筛孔通过率为8-13％。
9.进一步改进，所述沥青为50#沥青或复合改性沥青。
10.进一步改进，所述复合改性沥青包括如下按重量份计的原料:基质沥青78-88份、橡胶粉15-18份、sbs 2-4份，且所述基质沥青为70#基质沥青。
11.进一步改进，所述磨耗层中钢渣的级配范围为:19mm筛孔通过率为100％，16mm筛孔通过率为90-100％，13.2mm筛孔通过率为70-90％，9.5mm筛孔通过率为0-20％。
12.作为本发明的又一改进，本发明还提供上述钢渣抗滑路面表层的施工方法，所述施工方法的施工步骤如下：
13.s1.根据所述嵌入层的各原料重量配比混合制备所述嵌入层，预热1h后摊铺所述嵌入层，摊铺温度大于150℃；
14.s2.根据所述磨耗层的各原料重量配比混合制备所述磨耗层，将所述磨耗层均匀撒布于所述嵌入层表面，撒布量控制在10-13kg/m2；
15.s3.然后采用钢轮压路机进行低速碾压，将所述磨耗层压入所述嵌入层中，碾压温度控制不得低于100℃，即得所述钢渣抗滑路面表层。
16.进一步改进，所述s1步骤中所述嵌入层松铺厚度为45-50mm，松铺系数为1.125，压实后厚度大于40mm，路面初始压实度不小于85％。
17.所述s2步骤中所述磨耗层采用智能型撒布机、拖挂式撒布机或人工撒布的方式撒布于所述嵌入层表面。
18.所述s3步骤中碾压温度控制在110-120℃之间。
19.采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
20.1.本发明用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层采用钢渣代替天然骨料，利用钢渣本身的密度大、强度高、抗磨耗和抗破碎，以及良好的颗粒形状等物理特性，以及其与沥青具有良好的粘附力，应用于特殊工艺路面，具有优异的抗滑性、抗水损害性、抗冻融性和耐久性，特别是在冻融问题突出的寒冷和低温季节地区，以及对路面防滑要求较高的路段，具有良好的应用前景。与其他骨料制备的路面相比，经济成本低，适合大规模推广应用，能促进我国道路工程建设的可持续发展。还能大大提高道路工程中钢渣的利用率，减少天然岩石的过度开采，从而保护自然生态环境，促进道路工程建设的可持续发展。
21.2.还通过磨耗层的设置以及其施工方式的创新，与传统沥青路面相比，该路面铺设后钢渣骨料粒径均匀、分布均匀，形成表面密实、不渗水、耐久性好的路面表层。且路面结构深度较大，提高了路面的摩擦系数，提升了路面的抗滑性，进而提高了行车的安全性能。还由于路面具有丰富的宏观结构深度，能有效抑制雨天行车溅水问题和水雾现象，减少雨天路面水膜厚度，降低交通安全事故发生率。
具体实施方式
22.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
23.实施例1
24.本实施例用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层，包括由下层嵌入层与上层磨耗层按
序铺设而成。所述嵌入层包括按照重量份计的以下组分组成：钢渣20份、石灰岩63份、矿粉10.5份、沥青6.5份。所述磨耗层包括按照重量份计的以下组分组成：钢渣98份，矿粉0.5份，沥青1.5份。
25.其中，所述钢渣的浸水膨胀率不大于1.5％，且其中的游离氧化钙含量不大于3％。
26.所述嵌入层中钢渣的粒径为4.75-16mm。所述石灰岩的粒径为0.075-4.75mm。所述矿粉的粒径小于0.075mm。
27.所述嵌入层中由钢渣、石灰岩、矿粉形成的集料的级配范围为:16mm筛孔通过率为100％，13.2mm筛孔通过率为80-100％，9.5mm筛孔通过率为59-68％,4.75mm筛孔通过率为60-78％，2.36mm筛孔通过率为60-72％,1.18mm筛孔通过率为39-56％,0.6mm筛孔通过率为25-45％,0.3mm筛孔通过率为17-41％,0.15mm筛孔通过率为11-24％，0.075mm筛孔通过率为8-13％。
28.所述磨耗层作为预拌沥青钢渣骨料。其中，所述磨耗层中钢渣的级配范围为:19mm筛孔通过率为100％，16mm筛孔通过率为90-100％，13.2mm筛孔通过率为70-90％，9.5mm筛孔通过率为0-20％。
29.所述沥青采用50#沥青。
30.本实施例的施工方法包括以下步骤：
31.s1.根据上述嵌入层的各原料重量配比混合制备所述嵌入层，摊铺前1h进行预热，摊铺温度应大于150℃，松铺厚度为45-50mm，松铺系数为1.125，压实厚度应达40mm，路面初始压实度不小于85％。
32.s2.根据上述磨耗层的各原料重量配比混合制备所述磨耗层，然后采用拖挂式撒布机将磨耗层作为预拌沥青钢渣骨料撒布于所述嵌入层表面，撒布量控制在10-13kg/m2，局部不足和不均匀之处由人工补足。
33.当然，也可以通过智能型撒布机或人工撒布方式完成撒布。
34.s3.对撒布所述磨耗层的路面采用钢轮压路机进行低速碾压，将所述磨耗层压入嵌入层混合料中，控制碾压温度不得低于100℃，较优控制在110℃-120℃，即得所述钢渣抗滑路面表层1。
35.实施例2
36.本实施例用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层，与上述实施例1不同在于：所述嵌入层包括按照重量份计的以下组分组成：钢渣35份、石灰岩47份、矿粉11份、沥青7份。所述磨耗层包括按照重量份计的以下组分组成：钢渣95份、矿粉3份、沥青2份。
37.根据上述实施例1中嵌入层和磨耗层的施工方法步骤可得到所述钢渣抗滑路面表层2。
38.实施例3
39.本实施例用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层，与上述实施例2不同在于：所述嵌入层和磨耗层中所用的沥青为复合改性沥青。所述复合改性沥青包括如下按重量份计的原料:基质沥青78-88份、橡胶粉15-18份、sbs(沥青改性剂)2-4份，且所述基质沥青为70#基质沥青。
40.本实施例中复合改性沥青具体包括如下按重量份计的原料:基质沥青82份、橡胶粉15份、sbs(沥青改性剂)3份。
41.根据上述实施例2中嵌入层和磨耗层的施工方法步骤可得到所述钢渣抗滑路面表层3。
42.对比例1
43.本对比例采用花岗岩材料代替上述实施例中的钢渣和石灰岩原料，同样由下层嵌入层与上层磨耗层按序铺设而成。所述嵌入层包括按照重量份计的以下组分组成：花岗岩83份、矿粉10.5份、沥青6.5份。所述磨耗层包括按照重量份计的以下组分组成：花岗岩98份，矿粉0.5份，沥青1.5份。所述沥青采用50#沥青。
44.根据上述实施例1中嵌入层和磨耗层的施工方法步骤可得到本对比例的花岗岩抗滑路面表层4。
45.对比例2
46.本对比例采用现有ac-13型沥青混凝土铺设路面表层，得ac-13型沥青混凝土路面表层5。
47.测试实施例
48.从低温抗裂性能、水稳定性能和抗滑性能的要求出发，对上述实施例1至3和对比例1和2得到的路面表层，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对成型沥青混合料进行试验，主要方法包括:低温弯曲试验、冻融劈裂试验及表面构造深度试验，其测试结果如下表1所示。
49.表1不同抗滑路面表层性能测试结果
[0050][0051]
从上表1可知，本实施例1至3采用钢渣、石灰岩、矿粉作为集料，由嵌入层和磨耗层形成的路面表层与对比例1和2相比，低温弯曲最大弯拉应变、低温弯曲应变能和冻融劈裂强度比参数均具有显著的提升，表明本实施例1至3形成的路面表层具有很强的低温性能，适合在冻融问题突出的寒冷和低温季节地区使用。再从构造深度参数看，本实施例1至3形成的路面表层与对比例1和2相比，其路面表层的粗糙度明显提升，表明本实施例1至3形成的路面表层具有很强的抗滑性能。并且，本实施例1、2、3形成的钢渣抗滑路面表层较对比例1形成的由花岗岩材料制成的花岗岩抗滑路面表层具有更优越的经济性，使路面施工成本
大大降低。
[0052]
并且通过比较实施例2和实施例3的路面表层参数结果，可知采用复合改性沥青比采用50#硬质沥青形成的路面表层具有更好的低温性能和抗滑性能。原因是复合改性沥青稠度较低(针入度较大)及温度敏感性较小，从而提高沥青混合料低温极限破坏应变，并且复合改性沥青的膜能在较低的温度下与嵌入层的沥青膜相互融合，该复合改性沥青更能考虑到高寒地区特殊的环境下施工，混合料摊铺、碾压时温度散失快的问题，致使采用了复合改性沥青的嵌入层和磨耗层，形成的钢渣抗滑路面低温性能和抗滑性能更优越。
[0053]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
技术特征：1.一种用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层，其特征在于，所述路面表层由嵌入层和磨耗层依次铺设而成，所述嵌入层包括如下按重量份计的原料：钢渣20-35份、石灰岩45-65份、矿粉10-11份、沥青6.5-7.0份；所述磨耗层包括如下按重量份计的原料：钢渣95-98份、矿粉0-3份、沥青1-3份，所述磨耗层在所述嵌入层摊铺完成后撒布于所述嵌入层表面，并由钢轮压路机低速碾压，将其压入所述嵌入层中。2.根据权利要求1所述的钢渣抗滑路面表层，其特征在于，所述钢渣的浸水膨胀率不大于1.5％，且其中的游离氧化钙含量不大于3％，粒径为4.75-16mm；所述石灰岩的粒径为0.075-4.75mm；所述矿粉的粒径为小于0.075mm。3.根据权利要求2所述的钢渣抗滑路面表层，其特征在于，所述嵌入层中由钢渣、石灰岩、矿粉形成的集料的级配范围为:16mm筛孔通过率为100％，13.2mm筛孔通过率为80-100％，9.5mm筛孔通过率为59-68％,4.75mm筛孔通过率为60-78％，2.36mm筛孔通过率为60-72％,1.18mm筛孔通过率为39-56％,0.6mm筛孔通过率为25-45％,0.3mm筛孔通过率为17-41％,0.15mm筛孔通过率为11-24％，0.075mm筛孔通过率为8-13％。4.根据权利要求3所述的钢渣抗滑路面表层，其特征在于，所述沥青为50#沥青或复合改性沥青。5.根据权利要求4所述的钢渣抗滑路面表层，其特征在于，所述复合改性沥青包括如下按重量份计的原料:基质沥青78-88份、橡胶粉15-18份、sbs 2-4份，且所述基质沥青为70#基质沥青。6.根据权利要求1至5任一项所述的钢渣抗滑路面表层，其特征在于，所述磨耗层中钢渣的级配范围为:19mm筛孔通过率为100％，16mm筛孔通过率为90-100％，13.2mm筛孔通过率为70-90％，9.5mm筛孔通过率为0-20％。7.根据权利要求1至6任一项所述的钢渣抗滑路面表层的施工方法，其特征在于，所述施工步骤如下：s1.根据所述嵌入层的各原料重量配比混合制备所述嵌入层，预热1h后摊铺所述嵌入层，摊铺温度大于150℃；s2.根据所述磨耗层的各原料重量配比混合制备所述磨耗层，将所述磨耗层均匀撒布于所述嵌入层表面，撒布量控制在10-13kg/m2；s3.然后采用钢轮压路机进行低速碾压，将所述磨耗层压入所述嵌入层中，碾压温度控制不得低于100℃，即得所述钢渣抗滑路面表层。8.根据权利要求7所述的钢渣抗滑路面表层的施工方法，其特征在于，所述s1步骤中所述嵌入层松铺厚度为45-50mm，松铺系数为1.125，压实后厚度大于40mm，路面初始压实度不小于85％。9.根据权利要求7所述的钢渣抗滑路面表层的施工方法，其特征在于，所述s2步骤中所述磨耗层采用智能型撒布机、拖挂式撒布机或人工撒布的方式撒布于所述嵌入层表面。10.根据权利要求7所述的钢渣抗滑路面表层的施工方法，其特征在于，所述s3步骤中碾压温度控制在110-120℃之间。
技术总结本发明公开了一种用于高寒地区的钢渣抗滑路面表层及其施工方法，属于道路工程领域。该路面表层由嵌入层和磨耗层依次铺设而成，嵌入层包括如下按重量份计的原料：钢渣20-35份、石灰岩45-65份、矿粉10-11份、沥青6.5-7.0份；磨耗层包括如下按重量份计的原料：钢渣95-98份、矿粉0-3份、沥青1-3份，磨耗层在嵌入层摊铺完成后撒布于嵌入层表面，并由钢轮压路机低速碾压，将其压入嵌入层中。本发明利用钢渣密度大、强度高、抗磨耗和抗破碎，良好颗粒形状等特性，以及其与沥青良好粘附力，应用于特殊工艺路面，具有优异的抗滑性、抗水损害性、抗冻融性和耐久性，提高行车安全，且提升钢渣利用率，成本低，节能环保。节能环保。
技术研发人员：曹东伟 陈嘉杰 曹佳斌 黄士周
受保护的技术使用者：中路高科交通检测检验认证有限公司
技术研发日：2022.05.05
技术公布日：2022/7/5
