《道路用钢渣》国家标准编制说明

1《道路用钢渣》国家标准编制说明前言钢渣是钢铁工业生产的必然产物，约为钢产量的10%~12%。随着我国钢铁产量的逐年递增，钢渣产生量也日益增多。据统计，2008年我国钢产量为50091.5万吨，排放的钢渣已超过5000万吨。堆积如山的钢渣占用土地，污染环境。钢渣用途广泛，可用作烧结矿原料，沥青混凝土、基层等道路工程建设集料，软弱地基回填和配重混凝土等，钢渣砖、钢渣砌块等建材制品骨料，水泥厂配烧作生料、混合材和混凝土掺合料，农田硅钙镁磷肥料等，但由于种种原因，除在道路工程建设中有可能实现钢渣的大宗利用外，其它用途未能消耗大量钢渣。道路建设中的路基填料、基层以及沥青混凝土面层均需要大量集料，完全可消纳大量钢渣。以高速公路基层建设为例，基层厚度一般为56cm、宽为24m，则每公里需基层材料约3万吨，每生产1m3路面基层材料需消耗2吨左右的天然土石料和80~160kg的水泥或石灰。这些土石料和胶凝材料原料在开采和生产过程中会对山体植被和农田造成破坏。钢渣作为一种优良的路用材料，其优点已被国内外所证实，因此，扩大钢渣在道路工程中的应用范围，提高钢渣的应用水平，是提高我国钢渣综合利用率的当务之急。为此国家标准化管理委员会在2007年国家标准计划中列入了《道路用钢渣》的制定计划，项目编号为20077226-T-605，由中冶建筑研究总院有限公司负责制定。课题组接到该标准制定任务后，通过对钢铁生产企业及科研院校在钢渣在道路工程中的研究和应用进行了调研，并查阅了近期国内外钢渣在道路工程中应用的相关标准和文献，起草了《道路用钢渣》的征求意见稿。现将本标准的主要内容说明如下：1适用范围标准中规定了钢渣在道路工程建设中的三种用途：沥青路面用粗集料、道路基层以及路基用钢渣。2钢渣在沥青路面和基层中的应用国内均有成熟经验，并制定有相应的施工技术规范和产品标准，如美国ASTMD5106-2003《沥青筑路混合料用钢渣集料标准规范》、我国交通部制定的JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》、日本JISA5015-1992《筑路用钢铁炉渣》、我国冶金行标YBJ230《钢渣混合料路面基层施工技术规程》等，此次制定的目的是制定一用于生产质量控制的产品标准。路基建设需要大量填料，使用钢渣可减少天然土石料的开采，我国的天津、武汉等地曾大量使用钢渣作填筑路基或路堤使用，工程效果良好，因此本标准中规定钢渣也可用于路基建设用填料。除本标准外，国内有关钢渣在道路工程中应用的产品标准还有：国标《透水沥青路面用钢渣》、国标《耐磨沥青路面用钢渣》及行标《道路用钢渣砂》，前二个标准是针对特种沥青路面用钢渣集料而制定，而后一个标准是针对水泥混凝土面层和沥青混凝土面层及基层混合料用钢渣砂而制定。相比这三个标准而言，《道路用钢渣》的适用范围涵盖较广，包括了所有沥青路面用钢渣粗集料、基层和路基用钢渣。2术语和定义本标准中引用的术语和定义可参照GB××《钢渣稳定性试验方法》、YB/T804《钢铁渣及处理利用术语》和JTGD50《公路沥青路面设计规范》，如浸水膨胀率、悬浮密实型混合料、骨架密实型混合料的定义在JTGD50《公路沥青路面设计规范》中有解释。3规格第4章规格中规定了三种用途钢渣的粒径要求。参照JTGF40《公路沥青路面施工技术规范》中沥青混凝土粗集料的要求，规定了沥青混凝土用钢渣粗集料的粒径规格。考虑到道路沥青混凝土施工中使用最为普遍的粗集料最大公称粒径一般为26.5mm~31.5mm，最大可到37.5mm，因此规定沥青混凝土用钢渣粗集料的规格从S5（公称粒径为20mm~40mm，最大公称粒径为37.5mm）开始。对于道路基层集料用钢渣，参照刚修订的YBJ230《钢渣混合料路面基层施工3技术规程》中对钢渣最大粒径以及水泥稳定钢渣混合料、水泥粉煤灰稳定钢渣混合料以及石灰粉煤灰稳定钢渣混合料的粒径要求而制定。对于钢渣作路基填料，参照JTGD30-2004《公路路基设计规范》和JTGF10-2006《公路路基施工技术规范》中对路基填料的要求，将钢渣的最大粒径确定为不大于100mm。4技术要求4.1浸水膨胀率炼钢时需加入石灰等造渣剂去除钢水中的硫、磷等杂质，由于石灰未能完全反应，致使钢渣中残留部分f-CaO。这部分f-CaO由于经过了1600℃~1700℃的高温煅烧，在钢渣颗粒中反应极为缓慢，若不预先进行稳定化处理消解其中绝大部分f-CaO，则在后续工程应用中钢渣的崩解粉化会造成路面隆起、出现裂缝等情况，因此用于道路工程建设的钢渣必须预先经稳定化处理，且经浸水膨胀率检验合格后方可使用。浸水膨胀率是国内外广泛使用的钢渣稳定性检验方法，我国已制定了《钢渣稳定性试验方法》的国家标准，其中规定了钢渣用于道路工程建设的浸水膨胀率试验方法。本标准规定道路用钢渣采用国标《钢渣稳定性试验方法》中的浸水膨胀率方法。参照国标《钢渣稳定性试验方法》中浸水膨胀率试验方法所做的部分试验结果见表4-1。从表中可以看出，钢渣浸水膨胀率因钢厂炼钢工艺的波动、钢渣处理方式的不同、钢渣存放时间的长短等因素区别较大，因此在使用钢渣作道路材料时，必须按照批次规定进行浸水膨胀率试验控制钢渣的体积安定性。表4-1部分钢厂钢渣的浸水膨胀率钢厂10d浸水膨胀率/%MG风淬渣1.4MG原渣0.3SG1#热泼渣1.6SG2#热泼渣0.9BG滚筒渣2.9TT热闷渣1.5XG原渣5.9AG1#原渣2.84钢厂10d浸水膨胀率/%AG2#原渣7.4AG3#原渣3.3AG4#原渣4.9AG5#原渣1.9AG6#原渣16.8AG7#原渣2.5AG8#原渣（陈放1月）8.1AG9#原渣（陈放3月）3.7AG10#原渣（陈放6月）3.6AG1#热泼渣3.6AG2#热泼渣8.6AG3#热泼渣8.1AG4#热泼渣2.9AG5#热泼渣2.8AG6#热泼渣2.5AG1#热闷渣2.1AG2#热闷渣0.2AG3#热闷渣1.54.2沥青路面用钢渣粗集料技术要求4.2.1压碎值指标钢渣中有较多含铁矿物，如蔷薇辉石、橄榄石等，使得钢渣质地坚硬，抗压碎能力要高于普通天然石料。部分钢厂钢渣的压碎值指标见表4-2。从表中可以看出，大部分钢渣的压碎值指标均低于26％，可用于高速公路面层沥青混凝土。表4-2国内部分钢厂钢渣的压碎值指标厂别钢渣种类压碎值指标（％）SG转炉渣19.0TT转炉渣21.2SHWY电炉氧化渣25.2BG转炉渣16.0TG第二炼钢厂转炉渣12.2TG第三炼钢厂电炉渣18.7TG第一炼钢厂电炉渣29.6AG转炉渣6.8LG转炉渣24.05厂别钢渣种类压碎值指标（％）TG转炉渣22.3BG转炉渣28.4CG风淬粒化钢渣转炉渣65.0WG新渣转炉渣24.5陈放一月渣转炉渣25.6陈放四月渣转炉渣21.2陈放六月渣转炉渣20.3陈放一年渣转炉渣20.6MG新渣转炉渣21.4陈放一月渣转炉渣21.6陈放三月渣转炉渣16.5陈放一年渣转炉渣15.2AG新渣转炉渣22.4一月渣转炉渣22.7三月渣转炉渣16.9一年渣转炉渣15.84.2.2洛杉矶磨耗损失洛杉矶磨耗损失是粗集料坚韧性的重要指标，与集料抗破碎性有良好关系。钢渣洛杉矶磨耗损失较普通天然石料低，因此在制定指标时，相应提高对钢渣洛杉矶磨耗损失的要求。部分钢厂钢渣的磨耗损失见表4-3。表4-3部分钢厂钢渣的洛杉矶磨耗损失钢厂钢渣洛杉矶磨耗损失/%BG19.7WG1#13.2WG2#14.64.2.3表观相对密度钢渣的表观相对密度高于普通天然石料，表4-4是部分钢厂钢渣的表观相对密度，可见基本在3.0以上，因此规定沥青混凝土用集料的表观相对密度在2.9以上。表4-4部分钢厂钢渣的表观相对密度厂别钢渣类别表观相对密度AG转炉渣3.55TG电炉渣3.836厂别钢渣类别表观相对密度TT转炉渣3.68BT转炉渣3.45TG第一炼钢厂电炉渣3.63TG第二炼钢厂转炉渣3.62TG第二炼钢厂转炉渣3.19TG第三炼钢厂电炉渣3.35LG转炉渣3.65WG新渣转炉渣3.44陈放一月渣转炉渣3.28陈放四月渣转炉渣3.36陈放六月渣转炉渣3.12陈放一年渣转炉渣3.16MG新渣转炉渣3.25陈放一月渣转炉渣3.30陈放三月渣转炉渣3.15陈放一年渣转炉渣3.05CG转炉渣3.724.2.4吸水率钢渣本身孔隙较多，吸水率较大，高于普通天然石料，因此对钢渣吸水率指标放宽到3.0%，通过对部分钢厂钢渣吸水率的试验结果看，吸水率基本可控制在3.0%以内。试验结果见表4-5。吸水率较大会引起几个方面的问题：一是由于吸水率较大，生产过程中对钢渣干拌的温度和时间要适当延长；二是当沥青油膜较薄时，会引起钢渣与沥青的剥离，影响水稳定性。在试验研究中，钢渣与沥青的粘附性可以达到四级以上（见表4-6），与天然石料基本一致，同时根据钢渣沥青混合料浸水马歇尔试验表明，钢渣沥青混合料的水稳定性也能满足规范要求，因此，不影响其在路面中的应用。表4-5部分钢渣吸水率试验结果%2#7#9#2.82.02.1表4-6钢渣混合料马歇尔试验残留稳定度%2#7#9#8980—74.2.5坚固性坚固性主要评价经过多次浸泡与烘干循环后的安定性。对三家钢厂钢渣坚固性试验结果见表4-7。可见试验结果明显低于12%要求，说明钢渣具有优良的抗硫酸盐腐蚀性能。表4-7钢渣坚固性试验结果%2#7#9#10~155~100~510~155~100~510~155~100~53.510.120.301.590.420.420.000.000.754.2.6针片状颗粒含量钢渣经过破碎处理线后形状不规则，当用于沥青混凝土时需控制其中哦针片状颗粒含量。部分钢厂钢渣的针片状颗粒含量见表4-8。表4-8钢渣针片状颗粒含量试验结果%2#7#9#10~155~100~510~155~100~510~155~100~51.50.5—3.51.3—9.25.6—4.2.7磨光值沥青面层混凝土要求集料具有良好的抗滑磨耗性能，从表4-9试验结果看，钢渣磨光值均大于42%的要求。表4-9钢渣磨光值试验结果PSV2#7#9#5148504.2.8与沥青粘附性钢渣为碱性材料，与沥青粘附性良好，部分试验结果见表4-10。表4-10钢渣与沥青粘附性试验结果级2#7#9#44484.3道路基层用钢渣集料技术要求根据道路等级不同制定了相应的压碎值指标。对于基层：高等级道路，不大于30％，其它等级道路，不大于35％；对于底基层：高等级道路，不大于30％，其它等级道路，不大于40％。5试验方法粗集料筛分试验、压碎值指标、洛杉矶磨耗损失、坚固性、吸水率、表观相对密度、针片状颗粒含量、软弱颗粒含量、磨光值按照JTGE42-2005《公路工程集料试验规程》中的方法进行试验，浸水膨胀率试验按照GB××《钢渣稳定性试验方法》中的浸水膨胀率试验进行，与沥青的粘附性试验按照JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行。5检验规则道路用钢渣检验分为出厂检验和型式检验。出厂检验项目为规格和浸水膨胀率。由于基层和路基建设中材料用量巨大，因此规定基层和路基用钢渣的检验批次为10000t，沥青路面用钢渣粗集料检验批次以每种规格5000t为一批。