我省作为钢铁产量大省，粗钢产量连续17年位居全国第一。钢渣作为炼钢的衍生物，排放量约为钢产量12%，绝大部分都被堆放周边，不仅侵占土地，还对空气、水质等产生二次污染，给周边地区带来严重的生态影响。随着国家推进绿色转型发展，钢渣的无害化、减量化是国民经济健康发展的一个紧迫问题，其资源化利用是钢渣处置的热点问题。因此，国内逐渐开展了钢渣合理化利用研究，其中不少科研机构将钢渣成功应用到了道路工程上，并取得了显著的经济效益和社会效益，也在很大程度上缓解石材资源枯竭对道路工程的限制问题。本文重点将钢渣沥青混凝土应用到沥青路面上面层技术进行探讨。
一、钢渣基本情况
钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成，主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体。钢渣中各种成分含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段而异。因此，我们调阅了我省部分钢铁厂的钢渣分析报告，显示主要成分为CaO，其余为Fe、Si、Al、Mn、Mg等的金属氧化物，不同钢铁厂产生的钢渣成分差别不大。
我国DB42/T1125-2015《沥青混凝土钢渣集料技术规范》等相关规范对钢渣在沥青混凝土的应用提出了破碎存在时间半年以上、游离氧化钙含量不大于3%、浸水膨胀率不大于2%、吸水率放宽至3.0%等技术指标要求。此外，钢渣碱度值是评价其对沥青混凝土适用性的有效指标之一，我省钢渣的碱度大多在2.6以上，而常规沥青混合料所用的玄武岩碱度仅为0.22，钢渣与沥青材料的粘附性愈加优异，进而赋予钢渣沥青混凝土愈加优异的稳定性能。在实际应用过程中，往往通过陈化处理降低钢渣重金属有毒、膨胀率等问题，保证了钢渣沥青混凝土的环保性以及稳定性。
二、钢渣沥青混凝土路用性能情况
1.沥青的选择
钢渣对沥青的粘附性是影响钢渣沥青混合料性能的重要指标，我们采用我省钢厂生产的钢渣，分别开展了SBS改性沥青、基质沥青的粘附性以及相应混合料性能试验研究，得出SBS改性沥青的钢渣沥青混凝土性满足施工规范的技术要求，而采用基质沥青钢渣沥青混凝土的车辙动稳定度不满足规范的要求，因此建议采用SBS改性沥青来制备钢渣沥青混凝土用于高速公路上面层。
2.耐久性能
我们采用汉堡车辙仪评价其高温抗车辙和抗水损害性能。同时，在进行汉堡车辙试验检测时，当加载轮碾压次数可以达到20000次，能够很好模拟行车载荷对沥青混合料的疲劳作用，因此我们还用汉堡车辙变形率来表征其耐久性能。
我们对与采用辉绿岩作为粗集料的沥青混合料进行了对比，试验条件为：浸水、温度50℃、碾压20000次和碾压速率50次/min。检测结果显示：AC-13型钢渣沥青混凝土汉堡车辙最大深度为1.14mm，车辙变形率为0.178，而AC-13型辉绿岩沥青混凝土汉堡车辙最大深度1.78mm，车辙变形率为0.278。汉堡车辙检测结果一方面可以说明钢渣沥青混凝土的抗车辙性能、抗水损害性能优于辉绿岩沥青混凝土；另一方面，结合加载碾压次数和试验条件，亦可以说明钢渣沥青混凝土的耐久性能优于普通辉绿岩沥青混凝土，在一定程度上说明了我省将钢渣沥青混凝土替代普通辉绿岩沥青混凝土用于公路建设的可行性以及钢渣沥青混凝土的耐久性能优异。
就车辙试验而言，钢渣的掺入改善了沥青混合料的高温稳定性。改善的原因是强碱性的钢渣与弱酸性的沥青发生了一系列化学反应，羧基与碳氢键结合产生较高的黏聚力，使混合料在高温条件下抵抗变形的能力增强。同时钢渣粗糙的表面增强了集料间的嵌挤力，进而提高了混合料的抗剪强度。
3.低温疲劳性能
我们采用低温疲劳性能试验评价钢渣沥青混合料在低温下的抗开裂性能。在动态正弦力的重复荷载下，钢渣沥青混合料的永久变形行为具有典型的三阶段特征：第一阶段，永久变形增加得很快；在随后的第二阶段，永久变形与荷载次数的比值逐渐减少，渐趋于一个常数，为蠕变的第二阶段；最后，比值又会增加，永久变形会增加得极快，出现结构的重移和破坏，为第三阶段。
钢渣沥青混合料的疲劳寿命与应变水平之间存在良好的双对数线性关系，这是因为钢渣较大的比表面积与丰富的表面孔结构使得其与沥青的结合力较强，也使得在各应变水平下其疲劳寿命比玄武岩沥青混合料的略长。但钢渣的掺入并没有明显提升混合料的低温弯拉应变，这是因为低温开裂性能主要受沥青性质的影响，说明集料性质对低温性能无明显提升。
三、钢渣沥青混凝土应用的路用效益
1.将钢渣回收制备成为新型路用集料—钢渣集料，一方面可以解决因大量钢渣堆存造成的土地资源浪费和由此引发的对环境的负面影响等问题。另一方面，可以减少公路建设对天然优质石料等自然资源的大量消耗和开采破坏，从根本上解决天然资源的日益匮乏以及对生态环境的破坏问题，具有显著的社会效益。
2.钢渣集料来源为钢渣固体废弃物，相比于玄武岩/辉绿岩等天然石料作为不可再生资源且因环保政策限制开采、价格逐年递增，钢渣集料具备显著的价格优势。
3.在道路工程应用中，仅沥青路面的上面层应用钢渣沥青混凝土，可实现钢渣废弃物的就地环保处置与资源化，实现节能减排。
总之，在我省推广应用钢渣沥青混凝土，是保护生态环境，提高社会效益的需要；是提高自主创新力，改良工程技术的需要；也是支持建材行业绿色转型发展的需要，应进一步加强核心技术研发，提高自主创新，不断提升经济效益和社会效益。（陈志伟）
（审核专家 戴忠华）