《钢渣-碎石沥青路面施工技术规程》编制说明

《钢渣-碎石沥青路面施工技术规程》编制说明

一、工作简况

1、任务来源

2022年6月20日，中国国际科技促进会标准化工作委员会发布“关于开展《钢

渣-碎石混合矿料级配沥青混合料路面施工技术规程》团体标准立项通知”（【2022】

中科促标字第240号），项目计划编号为CI2022126。

2、制定背景

随着我国经济的飞速发展，同时极大地带动了国内钢铁产业的快速发展，在冶

炼钢铁的生产过程中，也产生着大量的工业废弃物—钢渣。由于钢渣只进行了一系

列简单的堆弃处理，未经过深层次的处理，随意堆放会对现场环境造成严重的污染，

这与我国提倡构建的环境友好型社会相违背。因此要重视钢渣的再利用，如何变废

为宝，不断提高钢渣的综合利用率应该是现阶段全社会共同关注的重点。

采用钢渣沥青混合料进行公路工程沥青路面铺筑，主要利用钢渣“变废为

宝”、硬度高、压碎值小、磨光值高、耐磨性及与沥青黏附性性能好等的优势，其

在英国、美国等西方发达国家已经被较为普遍的应用，并且具有相关的技术标准，

对于目前处于公路工程建设高峰期的中国，目前已经在江西、湖北、云南、河北、

上海等省市进行了推广应用，取得了显著成果，近几年钢渣沥青混合料路面应用数

量在持续快速增加。调研中我们发现，由于历史的原因，大量的废弃钢渣破碎加工

后，大都存在不合格的粒径规格，对钢渣不合格粒径规格处理经济成本急剧增加，

性价比低，因此用合格碎石代替成为一种技术经济可行的方式，本规程将按照此种

技术方案配制的沥青混合料命名为钢渣-碎石沥青混合料。但现行的公路行业标准

《沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）和地方标准中，对钢渣-碎石沥青混合

料设计与施工没有一套相对应可用的技术标准，导致很多技术人员在设计、施工阶

段无据可依，完全靠经验方法执行，效果不甚理想，因此，急需一套《钢渣-碎石沥

青混合料施工技术规程》予以指导。

为适应公路建设需要与环境保护需求，尽量利用废弃钢渣代替部分碎石，配

制性能合格的钢渣-碎石沥青混合料，从2016年开始，编写组和相关企业联合以萍

钢钢渣、湘钢钢渣和涟源钢渣为研究对象，进行了《萍钢钢渣物化和力学特性及应

用技术研究》、《湘钢钢渣物化和力学特性及应用技术研究》、《涟钢钢渣物化和力学

特性及应用技术研究》和《萍钢钢渣沥青混合料设计与施工技术及示范工程》等项

目，在研究钢渣特性及钢渣-沥青微观作用基础上，完成了AC-13，SMA-13，PAC-13，

AC-16和AC-20，AC-25钢渣-碎石沥青混合料目标配合比设计和性能试验，钢渣-碎

石沥青混合料生产配合比设计和性能验证，修筑试验路和性能跟踪。经过一系列试

验研究和实体工程验证，其具有良好的路用性能，特指定本规程。本标准以钢渣代

替部分粗集料或细集料碎石，对钢渣、碎石、级配、沥青混合料及其路用性能总结

提出相关技术要求，进一步增强了其实用性与应用范围。

3、起草人及分工

本文件起草单位：长沙理工大学、萍乡公路勘察设计院、江西联达白源冶金有

限公司、萍乡市公路事业发展中心、湖南民道工程检测有限公司、湖南中交民智工

程科技有限责任公司。

刘明金、李闯民、刘毅、曾松华、罗菊佗、赖敏、甘有为、刘智堃、吴

昆、黎建林、李伟、黄高兴、李舒、邓覃浩、易帅兵、张洪显、唐钞、舒

超、邹均芳、柯望、刘泉、刘舻标、何鼎辉。

本标准主要起草人及所做的工作见下表：

表1标准主要起草人及工作

序号参加单位起草人主要工作

1萍乡公路勘察设计院刘明金项目负责，项目申报，实体工程和标准条文起草

负责项目的组织，编制调研和试验验证方案并实

2长沙理工大学李闯民

施，确定标准大纲，条文编写。

萍乡市公路事业发展国内外相关标准和技术资料的收集，负责标准起

3刘毅

中心草和编制说明的编写工作；

萍乡市公路事业发展

4曾松华参加方案确定、参与调研及试验验证等。

中心

5萍乡公路勘察设计院罗菊佗参与方案确定，关键技术指标的试验验证

6萍乡公路勘察设计院赖敏参与方案确定及标准编写、参与试验验证等

7长沙理工大学甘有为负责协调调研事宜、参与方案确定、试验验证等

8萍乡公路勘察设计院刘智堃参加方案确定、参与调研及试验验证等

江西联达白源冶金有

9吴昆参加方案确定、参与调研及试验验证等。

限公司

10萍乡公路勘察设计院黎建林参加方案确定、参与调研及试验验证等。

江西联达白源冶金有

11李伟参加方案确定、参与调研及试验验证等。

限公司

江西联达白源冶金有

12黄高兴参加方案确定、参与调研及试验验证等。

限公司

湖南民道工程检测有

13李舒参与调研及试验验证、标准条文编写等。

限公司

14长沙理工大学邓覃浩参与调研及试验数据整理，标准条文编写等

15长沙理工大学易帅兵参与调研及试验数据整理，标准条文编写等。

16长沙理工大学张洪显参与调研及试验数据整理，标准条文编写等。

17长沙理工大学唐钞参与试验验证

18长沙理工大学舒超参与调研及试验数据整理，标准条文编写等。

19长沙理工大学邹均芳参与实体工程

20长沙理工大学柯望参与试验验证，实体工程，施工工艺

21长沙理工大学刘泉参与试验验证

22长沙理工大学刘舻标参与试验验证，数据整理

23长沙理工大学何鼎辉参与试验验证

4、编制过程说明

4.1起草阶段

2022年8月，项目组完成江西省交通厅《萍钢钢渣沥青混合料设计与施工技术

及示范工程》等项目，并对国内外相关钢渣及钢渣-碎石沥青混合料的标准进行了调

研；课题组转换角色成立标准编写组，申请立项。

2022年9月-12月，编写组总结提出我国常用于道路的钢渣特性，总结提出适

合我国气候的钢渣-碎石沥青材料的技术要求，总结钢渣-碎石沥青混合料设计和施

工工艺。对一些关键参数进行试验补充验证，深入论证。根据编写的内容，编写组

一致同意更改团体标准名称为：钢渣-碎石沥青路面施工技术规程。

2023年1月-7月，提出适合我国气候的钢渣-碎石沥青混合料的技术指标、标

准和试验方法；完成团体标准编制征求意见稿。形成编制说明草稿。

4.2征求意见阶段

9月，标准由中国国际科促会标准化工作委员会在全国团体标准信息平台，面

向社会进行公开征求意见。同时由标准编制工作组组织向相关机构、单位进行定向

征求意见。

4.3审查阶段

4.4报批阶段

二、标准编制原则、主要内容及其确定依据，修订标准时，还包括修订

前后技术内容的对比

1、标准的编写原则

本标准编写将遵循如下编制原则：

①服务相关规范、通用性原则。做好与相关标准、规范的协调、衔接，保证技

术规范体系的统一性、完整性和一致性。

②成熟性原则。鉴于本标准的可靠性和重要性，编写的技术规程须进行充分技

术论证或试验验证，应依据充分，理论正确，验证可信，确保编制标准的技术成熟

性、可靠性。

③可操作性原则。标准应条文明晰、规范，简便易用，可操作性强。

2、提出本标准的依据

2.1钢渣材料技术指标、标准和试验方法

1）钢渣化学性质指标质量要求应符合表2：

表2钢渣化学性能指标质量要求

检测项目单位技术要求试验方法

游离氧化钙含量%≤3.0YB/T4328

金属铁含量%≤2.0YB/T4188

放射性核内照射指数-

≤1.0GB6566

素限量外照射指数-

钢渣化学性能指标，游离氧化钙含量，金属铁含量，放射性核素限量。检查项

目和试验方法化学性能指标数据来源于GB/T24765-2009耐磨沥青路面用钢渣，金

属铁含量2%，放射性核素限量，内照射指数1%，外照射指数1%，和JT/T1086-2016

沥青混合料用钢渣，游离氧化钙含量3%，放射性核素限量，内照射指数1%，外照射

指数1%。

2）钢渣粗集料检查项目和物理力学性能指标质量要求应符合表3。

粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，质量应符合表3的规定。当单一规格集料

的质量指标达不到表中要求，而按照集料配比计算的质量指标符合要求时，工程上

允许使用。钢渣粗集料技术要求主要来源于JTGF40-2004公路沥青路面施工技术

规范。根据钢渣的自身特性，对相对密度、压碎值、洛杉矶磨耗损失，吸水率，依

据JT/T1086-2016沥青混合料用钢渣适当提高至2.9,22%，22%，吸水率适当放宽

至3%。GB/T25824-2010道路用钢渣技术要求和GB/T24765-2009耐磨沥青路面

用钢渣，相对密度为2.9，吸水率为3%。

表3钢渣粗集料检查项目和物理力学性能指标质量要求

高速公路及一级公路其他等级公

检查项目单位试验方法

表面层其他面层路

表观相对密度-≥2.9≥2.9≥2.9T0304

压碎值%≤22≤24≤28T0316

洛杉矶磨耗损失%≤22≤26≤30T0317

针片状颗粒含量≤15≤18-

粒径大于9.5mm%≤12≤15-

T0312

粒径小于9.5mm≤18≤20-

磨光值-≥42--T0321

坚固性%≤12≤12T0314

按照JTGE20-2011

与沥青粘附性级≥5≥4≥4

中T0616方法试验

吸水率%≤3≤3≤3T0307

水洗法＜0.075mm

%≤1≤1≤1T0302

颗粒含量

GB/T25824-2010道路用钢渣技术要求。

表4沥青混合料用钢渣粗集料技术要求

高等级道路

指标其他等级道路

表面层其他层次

压碎值/%≤262830

洛杉矶磨耗损失/%≤262830

表观相对密度≥2.902.902.90

吸水率/%≤3.03.03.0

坚固性/%≤1212—

针片状颗粒含量（混合料）/%≤1212—

其中颗粒大于9.5mm/%≤1212—

其中颗粒小于9.5mm/%≤1212—

软弱颗粒含量/%≤355

磨光值（PSV）≥424242

与沥青的粘附性/级≥444

浸水膨胀率/%≤2.02.02.0

GB/T24765-2009耐磨沥青路面用钢渣技术要求。

表5钢渣粗集料技术要求

项目技术指标

压碎值/%≤26

洛杉矶磨耗损失/%≤26

表观相对密度≥2.9

吸水率/%≤3.0

坚固性/%≤12

针片状颗粒含量/%≤12

小于9.5mm颗粒含量/%≤1

软弱颗粒含量/%≤3.0

磨光值/PSV≥45

与沥青的粘附性/级≥4

编写组压碎值试验数据：

钢渣含有较多橄榄石等铁矿物，质地坚硬，因此抗压碎能力强于普通集料。部

分钢渣压碎值试验结果如表6所示，试验结果表明，钢渣压碎值小于22%的要求，

提出的压碎值指标是能满足要求的。

表6部分钢渣压碎值试验结果

钢渣种类压碎值（%）

9.5mm-13.2mmXG转炉渣19

13.2mm-16mmLG转炉渣16

9.5mm-13.2mmPG转炉渣15.7

13.2mm-16mmPG转炉渣17.2

洛杉矶磨耗损失

洛杉矶磨耗损失是表征集料坚韧性的重要指标，与集料抗破碎性息息相关。钢

渣洛杉矶磨耗损失低于普通集料，部分钢渣洛杉矶磨耗损失试验结果如表7所示。

均满足最高小于22%的技术要求。

表7部分钢渣洛杉矶磨耗损失试验结果

钢渣种类洛杉矶磨耗损失（%）

XG转炉渣19.7

LG1#转炉渣13.2

LG2#转炉渣14.6

4.75mm-9.5mmPG转炉渣16.9

9.5mm-13.2mmPG转炉渣16.2

13.2mm-16mmPG转炉渣14.4

16mm-19mmPG转炉渣13.8

19mm-31.5mmPG转炉渣9.4

3）钢渣细集料检查项目物理力学性能指标质量要求

细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，其质量应符合

表8技术要求。

表8钢渣细集料检查项目物理力学性能指标质量要求

检查项目单位高速公路及一级公路其他等级公路实验方法

表观相对密度-≥2.9≥2.9T0328

坚固性[1]%≤12-T0340

砂当量%≥60≥50T0334

棱角性s≥30-T0344

亚甲蓝值[2]-≤10-T0349

1.坚固性试验可根据需要进行。

2.砂当量和亚甲蓝值均评价细集料的洁净程度，钢渣细集料质量评价可选择砂当量和亚甲

蓝其中之一，宜优先采用亚甲蓝指标。其中砂当量一般用于0-5mm细集料质量评价，而亚甲蓝

值MBVF可用于0-3mm和0-5mm细集料质量评价。

钢渣细集料检测项目和试验方法来源于JTGF40-2004公路沥青路面施工技术

规范。根据钢渣细集料特性，对表观相对密度的技术要求，来源于JT/T1086-2016

沥青混合料用钢渣和GB/T24765-2009耐磨沥青路面用钢渣，表观相对密度不小于

2.9。GB/T24765-2009耐磨沥青路面用钢渣细集料技术要求见下表9。

表9钢渣细集料技术要求

项目技术指标

表观相对密度≥2.90

坚固性（＞0.3mm部分）/%≤12

小于9.5mm颗粒含量/%≤3

棱角性（流动时间）/s≥40

试验数据

按照《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004[11]对钢渣0-5mm细集料质

量技术要求进行检测，其质量结果见表10。6次检测指标试验结果表明，除表观相

对密度和棱角性满足要求外，其余两项不合格。

表10钢渣细集料技术指标试验检测结果

检测结果技术指

单标（中

检测项目试验方

位等交

123456法

通）

表观相对密度―2.9812.9543.0253.0872.9742.935≥2.90T0328

g/kT0349

亚甲蓝MBVF131912111721≮10

g

砂当量%524959575147≥60T0333

棱角性(流动T0345

s363337393531≥30

时间)

钢渣堆积的过程中，遇到几次环保检查，临时用山土覆盖了几次，每次厚度

10-20cm不等。由于当时视为废弃钢渣，没有计划再生利用，没有棚盖防雨设施。

在堆积钢渣中间部位曾挖深坑，掩埋了3-4处深度不同的除尘灰、泥。尽管开采时

清除了明显的灰、泥，但无法清除干净。另外，废弃钢渣进行破碎筛分时，采用竖

向开挖法，两种工艺的钢渣混杂破碎筛分。采渣场在生产和筛分的过程中没有配备

抽吸设备，也没有专门水洗除尘灰设施，因此，不同时期的几次试验均表明，0-5mm

档钢渣细集料，检测指标不合格，不能直接使用。

4）钢渣浸水膨胀率

我国已制定了《钢渣稳定性试验方法》的标准，其中规定了钢渣的浸水膨胀率

试验方法。参照此标准，部分钢渣浸水膨胀率试验结果如表11所示，试验结果表明，

钢渣浸水膨胀率与处理方式和存放时间等有重大的联系，因此在使用钢渣时必须控

制钢渣的体积安定性。

表11部分钢渣浸水膨胀率试验结果

钢渣种类10d浸水膨胀率（%）

XG风淬渣1.4

LG热闷渣1.5

LG3#热闷渣1.5

陈化两年PG钢渣1.33

陈化三年PG钢渣1.47

陈化四年PG钢渣1.56

根据《钢渣稳定性试验方法》(GB/T24175-2009)[17]中有关规定，对从堆积

钢渣加工的钢渣混合料进行浸水膨胀率的测定，试验结果见表12所示。

表12钢渣混合料试样浸水膨胀率

浸水膨胀率（%）

数据来源

1d2d3d4d5d6d7d8d9d10d

文献51.05

本文0.340.620.801.041.151.211.331.381.431.47

本文0.471.001.301.702.032.332.572.772.873.00

根据文献12,13,14中钢渣集料浸水膨胀率小于2%的要求。废弃钢渣混合料试

样的浸水膨胀率合格率66%。存在不满足钢渣混合料浸水膨胀率技术要求的钢渣集

料。浸水膨胀率不合格，存在沥青混合料膨胀开裂的潜在风险，沥青混合料设计时

必须充分考虑解决这个问题。

较长时期以来，钢渣作为拌制沥青混合料的集料一直没有得到认知和使用。究

其原因，主要是因为炼钢过程中需要使用部分生石灰，这部分生石灰在未能充分钢

渣化的情况下将成为游离生石灰。这样的钢渣如果大块堆放，没有事先破碎让其在

空气中有相当长时间的存放和吸水熟化。活性氧化钙遇水后反应生成氢氧化钙：

CaO+H2O→Ca(OH)2，体积膨胀约2倍，在沥青路面将产生根大的膨胀力，导致路面

发生鼓包损坏。一般情况下，转炉钢渣的游离氧化钙含量可能达到3％，而电炉钢

渣的游离氧化钙只有0.3％，要小得多。但是在欧洲共同体标准EN1744-1：1998中，

没有要求测定游离氧化钙的含量，却要求测定氧化镁的含量，这一点是值得注意的。

各单位在使用钢渣时，需对氧化钙和氧化镁的含量进行测定(方法可参照现有试验规

程)，以积累资料，进行研究。其实钢渣在许多国家是作为优质集料来使用的，它

的抗破碎能力(如压碎值、洛杉矶磨耗值)都很高。近年来我国有些钢厂已经开始重

视钢渣的合理应用，以有效利用废物，减轻公害，检验钢渣能否使用，国外一般是

通过检测钢渣中的氧化钙或氧化镁含量或者其膨胀量，也有的直接测定沥青混凝土

的膨胀性。我国《公路沥青路面施工技术规范》的配合比设计检验中一直要求时钢

渣沥青混凝土进行活性检验.其膨胀量不得大于1％。EN11744-1：1998要求膨胀量

不大于3.5％，但要求按EN196-2：1994测定氧化镁含量，168h时氧化镁含量大

于5％时，改用试验时间24h，要求不大于或等于5％。另外，炼钢用的石灰等原

料中经常含有微量的硫磺，它极易与钙结合成硫化钙CaS，含量在1％左右硫化钙

在遇水后能生成高价硫离子，成为与温泉水相似的黄色不稳定物质，只有在空气中

逐渐氧化才会变成中性，所以利用钢渣遇水时的颜色可以概略地判断其新鲜程度。

最终评价钢渣能否在沥青混合料中使用还要看是否满足水稳定性检验的要求，达不

到这些要求的钢渣不得使用。

《钢渣稳定性试验方法》(GB/T24175-2009)试验级配为全钢渣集料，这与标准

的钢渣-碎石沥青混合料情况不完全一样。根据实际情况，为了更好评价钢渣-碎石

混合料浸水膨胀性，提出了附录A试验方法。钢渣混合料浸水膨胀率出现不合格数

据，对浸水膨胀率达到3%的钢渣混合料，按照附录A方法，将4.75mm及以下粒径

钢渣用石灰岩代替后，重新进行钢渣-碎石混合料的浸水膨胀率试验，三个平行试验

结果均在1.3%以下，满足膨胀率小于2%技术要求，试验结果表明，用石灰岩细集料代替钢渣

细集料可以解决钢渣浸水膨胀率不合格问题。因此，针对钢渣-碎石沥青混合料用钢

渣-碎石混合料浸水膨胀率提出如下检查项目和物理力学性能指标质量要求。

表13钢渣-碎石混合料检查项目和物理力学性能指标质量要求。

高速公路及一级公路其他等级公

检查项目单位试验方法

表面层其他面层路

钢渣-碎石混合料

%≤1.8≤2≤2附录A

浸水膨胀性试验

5）密级配AC类钢渣-碎石沥青混合料技术要求

表14密级配AC类钢渣-碎石沥青混合料技术要求

重交通及以上交通中交通

夏热区及夏

夏炎热区夏热区及夏夏炎热区

凉区(2-1、

指标单位(1-1、凉区(2-1、(1-1、试验方法

2-2、2-3、

1-2、1-3、2-2、2-3、1-2、1-3、

2-4、3-2

1-4区)2-4、3-2区)1-4区)

区)

击实次数(双面)次75

T0702

试件尺寸mmφ101.6³63.5

空隙率深约90mm以内％4-63-53-52-4

T0705

VV深约90mm以下％3-6

稳定度MS，不小于kN10T0709

流值FLmm2-4

相应于以下公称最大粒径(mm)的最小VMA及VFA技术要求(％)

矿料间隙设计空隙率(％)

26.5191613.29.54.75

率

3111212.5131416

VMA(％）

4121313.5141517

不小于

5131414.5151618

沥青饱和度VFA(％)55～7065～7570～85T0705

车辙试动稳定度普通≥1200≥1000

T0717

验（次/mm）改性≥3200≥2800

浸水马歇普通≥80≥75

尔试验残

T0709

留稳定度改性≥85≥80

水稳定(%)

性试验冻融劈裂普通≥75≥70

试验的残

T0729

留强度比改性≥80≥75

（%））

低温弯破坏应变普通≥2000≥2500≥2000

T0715

曲试验（με）改性≥2500≥2800≥2500

渗水试

渗水系数≤120T0730

验

沥青混

凝土膨

沥青混凝土膨胀量≤1.5T0348

胀性试

验

表15SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求

技术要求

试验项目单位试验方法

普通沥青改性沥青

击实次数次50

T0702

试件尺寸mm101.6*63.5

设计%4

空隙率T0705

范围%3-4

稳定度MSkN≥5.5≥6

马歇尔试验T0709

流值mm2-5-

矿料间隙率%≥17

沥青饱和度%75-85T0705

粗集料骨架间隙率

≤VCADRC

VCAMIX

谢伦堡沥青析漏试验的结合料损失%≤0.2≤0.1T0732

肯塔堡飞散试验的混合料损失%≤20≤15T0733

车辙试验动稳定度次/mm≥1800≥3500T0717

浸水马歇尔残留稳

%≥75≥80T0709

水稳定试验定度

冻融劈裂强度比%≥75≥80T0729

渗水试验渗水系数mL/min≤80T0730

沥青混凝土

沥青混凝土膨胀量%≤1.5T0348

膨胀性试验

钢渣-碎石沥青混凝土混合料验证性能技术要求，按照JTGF40公路沥青路面

施工技术规范规定执行。根据钢渣的特性，增加了沥青混凝土膨胀率指标。

3、制定本标准的基础

3.1工作组既往工作情况和成绩

1）萍钢废弃钢渣的理化和力学性质，钢渣的压碎值、洛杉矶磨耗值、密度、吸

水率、针片状含量、软石含量、磨光值、与沥青粘附等级、膨胀率等技术指标进行

检测。发现经破碎加工生产废弃钢渣固有特性吸水率、钢渣混合料浸水膨胀率不稳

定，出现了不满足规范要求试验结果，其余指标检测均合格。废弃钢渣的派生性能

如细钢渣集料质量指标，不合格，但经济特性有明显优势。

2）采用躺滴法与毛细管上升法分别测量两种沥青与三种集料的表面能参数试验

方法可行且数据相关性较好，结果表明：SBS改性沥青色散分量与极性分量均大于

70#基质沥青，同时两种沥青中非极性色散分量在表面能总量中占比均较大，可能是

由于沥青主要是由非极性碳氢化合物构成。集料表面自由能大小排序为：钢渣＞石

灰岩＞辉绿岩。集料的色散分量大小排序与总表面能大小排序相同，但是极性分量

中辉绿岩最大，钢渣次之，最小的是石灰岩。集料与沥青的黏附与剥落过程吉布斯

自由能均为负值，因此均会自发进行。在沥青相同的情况下，钢渣的黏附功与剥落

功均大于石灰岩与辉绿岩。萍钢钢渣通过水煮法测得其黏附性等级为5级，同时以

沥青剥落率S与沥青膜覆盖率Ad定量评价得，钢渣黏附性水平高于石灰岩与辉绿岩。

通过电子扫描显微镜对沥青-集料界面研究得：钢渣表面粗糙，纹理复杂，同时与沥

青之间黏附紧密，间隙距离小于石灰岩与辉绿岩，能有效防止水分侵害，提高水稳

定性。

3）钢渣掺量的确定。与比对沥青混合料相比，钢渣-碎石AC-13,随钢渣掺量增

加，使沥青混合料的动稳定度、残留稳定度和TSR均有增长均出现不同幅度的增长，

钢渣掺量至75%时，动稳定度提高了43%、残留稳定度提高3.1%、TSR提高3.7%。

钢渣的掺入并没有明显改善沥青混合料的低温性能，但弯曲应变满足规范要求。随

钢渣掺量增加，使掺钢渣沥青混合料体积膨胀率增大，钢渣掺量至75%时，体积膨

胀率增加至0.86%，但仍然满足规范控制在1.5%的技术要求。掺钢渣的沥青混合料

AC-13疲劳寿命最大的掺量为50%，与比对沥青混合料相比，疲劳寿命提高了10.1%。

设计路用性能综合最优的掺钢渣沥青混合料AC-13的条件是：采用级配曲线2，钢

渣掺量在50%至75%以内，用马歇尔方法确定最佳油石比。

4）PAC-13钢渣掺量与路用性能关系。随钢渣掺量增加，透水沥青混合料的动

稳定度、残留稳定度和TSR均有增长均出现不同幅度的增长，最佳掺量为50%。随

钢渣掺量增加，使掺钢渣透水沥青混合料体积膨胀率增大。掺钢渣的沥青混合料

PAC-13疲劳寿命最大的掺量为25%。钢渣的掺入增大了混合料的动态模量，最佳掺

量25%。钢渣的掺入并没有明显改善沥青混合料的低温性能，但弯曲应变满足规范

要求。设计路用性能综合最优的掺钢渣透水沥青混合料PAC-13的条件是：采用级配

曲线2，钢渣掺量在25%至50%以内，用析漏和飞散试验确定最佳油石比。

鉴于钢渣与辉绿岩的密度相差过大，采用体积-质量换算的方法进行配合比设

计。以AC-13和SMA-13的级配中值作为目标级配，且使用钢渣替换4.75mm及以上

的辉绿岩，其钢渣沥青混合料的油石比均大于辉绿岩，主要原因是钢渣材料本身多

孔结构吸收过量的沥青。

5）通过对AC-13和SMA-13钢渣沥青混合料与辉绿岩对比组路用性能。

（1）采用车辙试验来评价钢渣沥青混合料的高温稳定性，将试验环境调整为

45℃、60℃、70℃，轮压0.7MPa、1.4MPa，30000次荷载次数，以模拟不同的服役

情况。研究表明，在同等情况下AC-13、SMA-13钢渣沥青混合料均比其对照组有更

高的动稳定度和更小的车辙深度，说明钢渣沥青混合料比辉绿岩沥青混合料有更突

出的高温性能。

（2）采用小梁弯曲试验和低温劈裂试验研究钢渣沥青混合料的低温抗裂性，两

种试验的温度均采用-20℃、-10℃、0℃、10℃。小梁弯曲试验研究表明，AC-13、

SMA-13钢渣沥青混合料的抗弯拉强度和弯拉应变均大于其对照组；低温劈裂试验表

明，AC-13、SMA-13钢渣沥青混合料的劈裂强度和劈裂劲度模量均大于其对照组，

说明钢渣沥青混合料的低温抗裂优于辉绿岩沥青混合料。

（3）采用冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验来研究钢渣沥青混合料的水稳定性，

试验条件均采用五次冻融循环。随着冻融循环次数的增加，AC-13、SMA-13钢渣沥

青混合料的劈裂强度和TSR均有所下降，但均大于其对照组。3次和4次冻融循环

后，AC-13和SMA-13辉绿岩沥青混合料的TSR已低于规范要求，而钢渣沥青混合料

仍满足规范要求。就浸水马歇尔试验而言，3次冻融循环后，AC-13和SMA-13辉绿

岩沥青混合料低于规范要求，而AC-13和SMA-13钢渣沥青混合料的残留稳定度仍满

足规范要求，说明钢渣沥青混合料的水稳定性和耐久性优于辉绿岩沥青混合料。

（4）采用沥青混合料的浸水膨胀试验来研究沥青混合料的体积稳定性，AC-13、

SMA-13钢渣沥青混合料的体积膨胀率分别在第10d和第6d超过规范要求，而且

SMA-13钢渣沥青混合料的体积膨胀率在不同浸水时长总是大于AC-13，主要是

SMA-13钢渣沥青混合料中的钢渣掺量大于AC-13造成的，f-CaO含量相对多。为保

证钢渣沥青路面的体积稳定性，控制钢渣的浸水膨胀率和掺量是关键。

6）AC-13、AC-20、AC-25三个级配的钢渣沥青混合料和石灰岩沥青混合料在

10Hz、20℃条件下的动态模量和60℃条件下的剪切强度，钢渣沥青混合料的动态模

量均高于石灰岩沥青混合料；三个级配的沥青混合料动态模量从大到小依次为

AC-25＞AC-20＞AC-13，提出了钢渣沥青混合料动态模量的推荐取值范围，可为钢渣

沥青路面设计提供参考。六种沥青混合料分别应用到钢渣沥青路面结构和普通沥青

路面结构中，结构验算指标均满足规范要求，其中钢渣沥青路面在设计使用年限内

具有更小的车辙变形，只有设计指标的60%，说明其具有良好的高温性能；且钢渣

路面具有更长的使用寿命，设计的钢渣沥青路面的结构层疲劳开裂极限预期使用寿

命为17年，比设计使用年限15年延长了2年，具有良好的耐久性。

7）选取了水泥净浆（CP）、硅烷偶联剂（SCA）、聚乙烯醇溶液（PVA）以及环

氧丙烯酸改性有机硅树脂（EAOR）作为表面改性剂，采用拌和法、浸泡法对钢渣（SS）

表面进行处理。以处理前后钢渣集料的压碎值、吸水率以及与沥青黏附性作为综合

指标，对四种钢渣集料表面改性剂处理效果了评价。其成果为钢渣集料表面处理技

术的选择提供了试验依据。按照4种改性剂的最佳设计方案进行试验，依据吸水率

和压碎值和与沥青黏附性综合提升效果评价，环氧丙烯酸改性有机硅树脂（EAOR）

表面处理性能最好，其次是聚乙烯醇溶液（PVA）、水泥净浆（CP），硅烷偶联剂（SCA）

相对最差。

8）通过三种粒径的钢渣在三种pH溶液浸取剂中浸泡18.5h⁓60d时间取样试

验，分析了萍钢钢渣重金属元素浸出行为，并对重金属元素浸出浓度进行了污染生

态风险评估，萍钢钢渣长期浸出试验检测的Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb等7个

危险成分含量均没有超过中国标准浓度限值，萍钢钢渣不是具有浸出毒性特征的危

险废物。在pH=3.2的浸取剂中，Fe、Mn、Zn、Cu、Cr浸出量浓度超过了I类地表

水中规定的限值，Fe、Mn浸出量浓度超出了Ⅲ类地表水中规定的限值，潜在对周围

水资源重金属元素污染生态风险。

3.2完成的论著

[1]刘明金等，掺钢渣沥青混合料AC-13配合比优化设计，长沙理工大学学报（自

然科学版），第8.18卷第1期，2021年3月，24-32

[2]何鼎辉，李闯民。矿物掺合料对水泥砂浆性能影响试验研究,公路，2021年4

月第4期，285-290

[3]刘明金.浅谈土木建筑工程中绿色生态建筑设计[J].工业建

筑,2020,50(09):207.

[4]刘明金等基于路用性能的掺钢渣透水沥青混合料设计[J].公路与汽

运,2021(03):68-73+77.

[5]GanYouwei,LiChuangmin,KeWang,DengQinhao,YuTing.Studyonpavement

performanceofsteelslagasphaltmixturebasedonsurfacetreatment[J].

CaseStudiesinConstructionMaterials,2022,16.

[6]GanYouwei,LiChuangmin,ZouJunfang,WangWei,YuTing.Evaluationofthe

impactfactorsontheleachingriskofsteelslaganditsasphalt

mixture[J].CaseStudiesinConstructionMaterials,2022,16

[7]李壮壮,刘明金,刘毅,李闯民,邹均芳.钢渣沥青混合料试件重金属元素浸出行

为及影响因素分析[J],公路2022(08):340-346

[8]李鹏,邓覃浩,邹均芳,甘有为.钢渣重金属元素的浸出行为与生态风险评估

[J/OL].长沙理工大学学报(自然科学

版):1-12[2022-09-25].DOI:10.19951/ki.1672-9331.2022.03.014.

[9]李闯民,李士东,柯望.不同沥青结合料的PAC-13混合料性能研究,长沙理工大

学学报(自然科学版),2020(04)

[10]陈超、李闯民。基于高黏剂改性透水沥青混合料的工艺对比研究，中外公

路，2020（6）

[11]刘明金.4种表面改性处理钢渣集料技术的对比试验研究，公路与汽运，20

22（06）

4、实验内容

钢渣物理、化学和力学性能试验及钢渣-沥青微观作用试验，完成了AC-13，

SMA-13，PAC-13，AC-16和AC-20，AC-25钢渣-碎石沥青混合料配合比设计和性能

试验。铺筑了1km钢渣-碎石AC-13表面层试验路,1kmAC-16+AC-20钢渣-碎石沥青

路面。

5、实际应用效果

铺筑了1km钢渣-碎石AC-13表面层试验路,1kmAC-16+AC-20钢渣-碎石沥青路

面。运行3年多，性能良好。

三、试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效益、社

会效益和生态效益

1、主要试验或验证的分析

1.1钢渣替代方式及比例确定

级配确定

为了保证钢渣用于沥青混合料集料的可行性,根据JTGE42-2005《公路工程集料

试验规程》T0302-2005粗集料及集料混合料的筛分试验方法对萍钢钢渣进行筛分,

结果如错误!未找到引用源。所示：

表16钢渣筛分结果

筛孔尺寸/mm通过百分率/%筛孔尺寸/mm通过百分率/%

31.597.22.3637.5

26.596.41.1833.6

1990.50.625.8

1687.60.319.2

13.281.40.1514.3

9.572.50.075