当前阶段，国家基础设施建设力度不断增强，公路工程的覆盖范围也越来越大，但在对公路工程进行施工建设的过程中，通常会需要大量的施工材料，而对天然砂石进行大规模的开采，不仅成本投入较高，还会对生态环境造成一定的破坏，而如果能够使用钢渣来代替土石料，不仅能够保证工程的建设质量，降低工程的成本投入，还能减少钢铁行业的资源消耗，这对于国家可持续发展战略的深化具有非常积极的作用，因此，针对相关内容进行深入的研究是很有必要的。

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钢渣的理化性质

通常钢渣的外观颜色均为黑灰色，看上去与结块之后的水泥熟料较为相似，由于其中含有铁粒所以具有较大的硬度，密度则可以达到-kg/m3，钢渣的形成温度一般为℃-℃，在高温状态下表现为液态，冷却之后会逐渐变为块状。而钢渣的化学成分主要包括：铁元素、氧化钙、氧化铝、氧化镁、二氧化硅、氧化亚铁、氧化亚锰、五氧化二磷、五氧化二钒以及二氧化钛等等，其成分的波动范围相对较大。钢渣的主要特点就是铁的氧化物会以铁元素和氧化亚铁的形式存在。通常在钢渣当中都会含有一定的五氧化二磷，这也是钢渣矿物形成的关键。钢渣自身的矿物构成往往会受到钢渣化学成分的影响，尤其是钢渣碱度在此期间发挥着巨大的作用。例如，低碱度钢渣，其成分主要为氧化铁，固溶有氧化钙及氧化锰。而高碱度钢渣则主要包含氧化锰、氧化镁以及氧化亚铁构成的固溶体。对于钢渣矿物组成来说，一般会含有较多的硅酸三钙及硅酸二钙，能够保持较高的活性，所以在水泥生产中较为适用。另外，在低碱度钢渣中，氧化镁主要是以镁蔷薇辉石矿物的形式存在，而在高碱度钢渣中，其主要在二价金属离子氧化物当中，所以不会造成稳定性不良的情况。同时，在各种碱度的钢渣中，都含有游离氧化钙，其在分解的过程中，会造成体积膨胀的情况，进而影响钢渣的有效应用，因此，在具体应用时应该保持注意[1]。

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钢渣在沥青混凝土中的应用

2.1当做粗骨料在沥青混凝土当中进行应用

某单位利用钢渣沥青混凝土进行公路工程的施工建设，主要将钢渣当做粗骨料用于公路路面施工，在完成施工一个月以后，工程的路面表层具有较高的平整度，而且颗粒分布较为均匀。路面没有膨胀或者是拥包现象存在，尽管路表面由于施工留有一些微小的裂纹，但却并没有出现松散以及开裂等典型的路面病害问题，公路整体的路用性能良好。

在案例工程当中，钢渣沥青混凝土设计的油石比为6.3%，相比于常规的石灰石矿粉沥青混凝土，其油石比相对较高，之所以要如此设计，主要是由于钢渣表面通常会有一些微孔，表现为松散多孔状，所以会对沥青产生较大的吸附作用，大量沥青渗透到钢渣微孔当中，会产生结构沥青，而这会使钢渣和沥青产生较高的粘附性。

与此同时，钢渣当中具有大量的铁元素，所以其表现出的多为金属性质，对于热量的传导效率相对较快。将其当做粗骨料和改性沥青共同拌制以后，会产生较快的热量散失速度，所以在进行摊铺操作时，要将拌合场地与施工现场的间距尽量缩短，并且要保留较高的下料温度[2]。

在对钢渣沥青混凝土进行摊铺以后，压路机应该紧随其后进行碾压操作，初压阶段需要使用振动钢轮压路机进行操作，在15米的范围内进行反复碾压，具体需要进行3遍碾压之后，才能通过胶轮压路机落实复压操作，如此才能满足施工的相关需要。

由于钢渣主要是在冶炼厂炼钢期间产生的副产品，所以，通常会被当做废料进行处理，将其应用在沥青混凝土当中，能够将施工材料的成本投入有效降低。

为了进一步改进和优化钢渣的应用效果，相关技术人员在工程完成施工并应用5年以后对工程性能进行了全面的检查，经测试发现，工程的摩擦系数以及渗水结果都表现良好，而且在长期使用的情况下，其路面依然具备较高的平整度，遭受水损害的现象并不多见，而这也说明将钢渣当做粗骨料，能够与沥青产生较高的粘附性，不容易出现水剥离的情况，且测试结果也凸显了钢渣良好的耐磨性能。除此之外，工作人员还进行了以下测试，使得钢渣应用的可行性得到了有效的验证。

第一，高温稳定试验。该项试验主要是为了对高温条件下钢渣沥青混凝土的抗荷载能力进行检验，需要保证其路面平整度，避免永久性变形问题的出现才能满足相关工程的使用需要。因此，需要结合相关规定，通过车辙试验对钢渣沥青混凝土的高温稳定性进行测评，主要是借助标准轮碾法进行测试，在特定的轮碾条件及温度条件下对试件表面进行反复碾压，并对反复碾压之后的车辙深度进行测定。经测试以后，可以确定，使用钢渣完全代替粗细骨料以后，其试块在高温环境下具有良好的稳定性，而仅使用钢渣作为粗骨料的试块则略微次之，但也比全石灰岩形式的沥青混凝土试块稳定性高。除此之外，由于钢渣表面纹理较为粗糙，其棱角丰富，而且与立方体较为接近，所以其更容易构成紧密的结构，这会使沥青混凝土的抗剪性能得到进一步的提升[5]。

第二，膨胀性试验。钢渣受到自身的化学成分影响，其中的锰和铁会以低化合价离子以及硫的形式形成化合物，但在其遇水以后会有氢氧化物形成，进而导致钢渣出现体积增大的情况，而若是膨胀反应产生较高的内应力，就可能会出现锰分离以及铁分离的情况，导致钢渣出现碎裂成酥的现象。因此，为了检测钢渣作为集料时的膨胀性，工作人员结合相关规程对钢渣膨胀性进行了测试。具体需要制作3个马歇尔试件，通过游标卡尺对浸水之前的试件高度及直径进行测试，进而获得其初始体积，随后准备一个60℃±1℃的水箱对试件进行浸泡，在浸泡时间达到72小时以后，将试块取出对其高度及直径进行测定，并计算浸泡之后的体积，最后计算试块的膨胀率。经测试以后，可以确定钢渣具有良好的稳定性，不会由于体积发生膨胀对路面稳定性造成不利影响，因此，可以在沥青混凝土当中进行应用。且在钢渣掺入到沥青混凝土以后，沥青混凝土不会出现较大的膨胀量，这主要是因为钢渣当中含有的游离氧化镁以及游离氧化钙相对较多，而提高沥青用量则可以避免水分对集料的影响，能够使沥青混凝土更加稳定[6]。

第三，低温抗裂性测试。在进入冬季以后，由于温度相对较低，所以沥青面层经常会出现体积收缩的情况，但受到周围材料以及基层结构的约束，沥青混凝土往往无法进行自由的收缩，并在结构层当中形成温度应力。特别是在气温急剧下降的情况下，温度应力无法得到及时的化解，在这种情况下，非常容易在沥青路面当中产生裂缝问题，并对工程造成损坏，降低工程的质量。而为了对钢渣沥青混凝土自身的低温抗裂性进行测评，工作人员也结合了相关规定实施了低温弯曲试验。该项试验需要在-10℃以下进行，且试验速率应保持50mm/min，在石灰岩以及钢渣沥青混合料试块上施加集中荷载，使其断裂，并对至其破坏的弯拉应力进行计算。经测试以后确定，石灰岩沥青混凝土试块具有较高的抗弯拉应变能力，而使用钢渣作为粗骨料的沥青混凝土试块其抗弯拉应变值则相对较小。这主要是受到混凝土内部悬浮密实结构影响造成的[7]。

2.2对磨细钢渣粉进行应用

在工程面层施工中，对磨细钢渣粉进行应用，将其作为填料制备钢渣沥青混凝土，可以将传统施工的石灰石矿粉取代，其不仅应用方法较为简单，而且在相关领域的应用前景也非常的广泛。但在对磨细钢渣粉进行具体应用的过程中还需要对以下工作加以落实[3]。

2.2.1室内试验

在沥青混凝土的制备中，花岗岩的应用非常广泛，通常是作为粗集料或者是细集料进行应用，对其进行应用能够有效降低沥青混凝土的生产成本。但想要在实际施工中进行广泛的应用，还需要在试验室当中，做好性能监测工作。

冻融循环试验。通过试验可以确定，石灰石矿粉自身的马歇尔劈裂强度比仅有72.8%，所以并不能对高速公路的施工要求加以满足，而磨细钢渣粉在马歇尔劈裂强度比方面则可以达到93.2%，而且经过3次冻融以后，其劈裂强度仍然可以达到75.6%。另外，对经过3次冻融以后的试件进行观察可以确定，加入钢渣粉的试件整体较为完整，而且掉粒情况相对较少。而石灰石矿粉试件经过3次冻融以后，其表面出现了较为严重的颗粒脱离现象，并且试件当中的粗骨架结构已经外露，由此可以判断，石灰石矿粉试件更容易出现水损坏的问题[4]。

2.2.2磨细钢渣粉试验段

为了将磨细钢渣粉应用期间的稳定性问题有效解除，必须要将其放置在高温条件下，或者是浸水条件下2-3天，并在烘干以后，对其进行应用。另外，相关人员在吸取上述案例经验以后，对工程的铺筑工艺进行了改进和优化。由于磨细钢渣粉具有较快的散热速度，所以，同样需要在摊铺以后立即进行碾压，避免钢渣沥青混凝土温度过低影响压实质量。在摊铺机完成混合料的铺设以后，利用胶轮压路机在10米的范围内进行3-4次的碾压，通过胶轮的有效碾压，沥青混凝土当中的花岗岩骨料能够得到充分的揉搓，防止坚硬的粗骨料出现层叠或者是凸起的情况，使骨料能够保持嵌挤、均匀、立体的结构。在此之后，还要借助振动钢轮压路机进行2-4次复压，以此来保证压实操作的效果。最后，终压操作也要使用胶轮压路机来实现，要通过科学的碾压有效提升路面施工的平整度[8]。

在铺筑施工完成7天，沥青路面彻底冷却以后，还需要相关人员针对路面实施钻芯取样测试，而且要利用体积法对其孔隙率进行计算，钻芯取样操作应该以米为间隔进行实施。经测试以后，可以确定花岗岩颗粒适中，且砂浆和大颗粒之间具有良好的粘结效果，另外，试样结构较为紧凑，没有明显的孔洞存在，而这种结构对于水损害具有较高的抵抗力。同时为了对路面压实情况进行全面的掌握，可以采集24个试件，且这些试件必须要在试验段的左右两侧均匀提取[9]。

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结语

综上所述，在沥青混凝土当中对钢渣进行应用，能够使沥青混凝土的性能得到有效的提升，这对于钢渣沥青混凝土的有效应用，以及国家建设工作的开展具有非常重要的意义，因此，相关领域一定要对钢渣的应用保持高度的重视，要结合实际需求，对钢渣的性能进行深入的研究，并在工程建设当中进行合理的应用，使其能够在工程建设当中发挥更大的作用。

文章作者：高鸿

编辑整理：冶金渣与尾矿

建筑材料工业技术情报研究所

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