钢渣沥青混凝土在公路路面建设与养护中的典型案例

　　一、实施背景

　　1、资源与环境压力

　　近年来，随着各地限制砂石开采条例的颁布，如《全国矿产资源规划(2021～2025年)》《关于加强砂石土资源开发管理的通知》等，天然集料愈发难以购得，且价格昂贵。在此背景下，寻找其替代品的需求日益迫切。与此同时，钢渣作为炼钢过程中的副产品，产量占原钢的10%～15%。中国目前钢渣的整体利用率仅为29.5%，用于道路建设的钢渣更仅有7.6%。绝大部分钢渣被当作工业废弃物进行简单的堆砌或填埋，造成了土地占用、环境污染以及资源浪费等问题。

　　2、钢渣特性与利用优势

　　已有研究表明，钢渣具有耐磨、抗滑、高碱性等特征。利用钢渣制备沥青混凝土，可以改善沥青混凝土的耐磨、抗滑、抗水损害等性能。国际上，欧美、日本等发达国家率先对钢渣进行了研究，目前其利用率高达48.8%～98.4%，其中32.4%～49.7%的钢渣用于道路建设，形成了较为成熟的产业链和质量控制体系。

　　随着人民群众安全意识的提高，人民至上、生命至上的理念必将更加深入人心，高速公路施工作业必将更加需要舒适、环保、节约资源，研究钢渣沥青混凝土路用性能必定是未来一直研究和改进的方向。

　　二、主要做法

　　1、强化组织保障，构建协同推进机制

　　明确责任体系：成立以广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司为牵头单位，河池、桂林、玉林、崇左4家高速公路运营公司为协作单位的项目组，形成 “牵头单位统筹协调、协作单位分工落实” 的工作格局。核心团队涵盖26名专业技术人员(含高级工程师8名、工程师12名)，专业领域覆盖交通土建、道路工程、桥梁与隧道工程等，确保技术攻关与现场实施高效衔接。

　　健全推进机制：参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)等标准，解决钢渣筛选、配合比设计、施工工艺优化等关键问题。

　　2、聚焦技术攻坚，突破核心关键难题

　　钢渣特性系统研究：

　　物理化学性能检测：选用柳州钢铁集团钢渣为原材料，重点检测毛体积相对密度(3.355～3.398)、压碎值(16.3%～17.5%)、磨耗值(7.7%)等指标，均优于天然碎石(压碎值≤26%、磨耗值≤26%);通过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)检测，钢渣浸出液中铅、汞、六价铬等重金属含量均低于《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)Ⅲ 类限值，满足环保要求。

　　体积稳定性控制：针对钢渣中游离氧化钙(f-CaO)易导致路面膨胀的问题，采用“陈化+检测” 双重措施，钢渣陈化180天后f-CaO 含量从1.10% 降至 0.77%，10天浸水膨胀率仅0.72%(远低于《道路用钢渣》GB/T25824-2010规定的2%限值)，确保体积安定性。

　　配合比优化设计：依据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)，采用马歇尔试验法确定最佳配比：粗集料(11～16mm：6～11mm：3～6mm)、细集料(0～3mm 石灰岩)、矿粉质量比为 27:34:7:29:3，油石比 4.6%。通过热筛分验证，该配比下钢渣 AC-13C 混合料级配符合设计要求(如 13.2mm 通过率 94.6%、4.75mm 通过率 37.9%)，空隙率、稳定度等核心指标达标。

　　路用性能系统验证：

　　高温稳定性：采用车辙试验，钢渣 AC-13C 混合料动稳定度达 10806 次 /mm(规范要求≥3300 次 /mm)，高温下能有效抑制车辙、推移变形;

　　抗滑性能：摆式仪测定20℃摆值 62～65(设计要求≥60)，手工铺砂法测定构造深度 0.8～0.9mm(设计要求≥0.6mm)，提升轮胎 - 路面摩擦力，缩短制动距离;

　　水稳定性：浸水马歇尔试验残留稳定度 98.5%(规范要求≥85%)，冻融劈裂抗拉强度比95.3%～95.5%(规范要求≥80%)，钢渣碱性特质与沥青化学吸附形成坚韧粘结界面，抵御水分侵蚀;

　　体积稳定性：马歇尔试件浸水后膨胀率0.9%(设计要求≤1.5%)，无明显变形开裂。

　　(三)打造试验示范，规范施工工艺标准

　　精准选址试验段：依托G78汕昆高速柳州北环段(K938+950-K939+300上行第二车道)开展现场试验，路段总长350m，设计时速100km/h，该路段受高温多雨影响显著，具有典型代表性。

　　标准化施工流程：

　　预处理：铣刨原路面4cm，采用“清扫车+干洗车”双重清理槽底与边部，杜绝夹层隐患;

　　封层施工：喷洒SBS改性沥青同步碎石封层，增强原路面与新面层粘结力;

　　摊铺压实：摊铺4cm钢渣AC-13C混合料，控制摊铺温度 160～180℃、压实度≥96%，适配现有摊铺机、压路机等设备，施工效率与传统沥青混凝土持平。

　　全过程质量管控：建立“原材料-混合料-施工-检测” 四级管控体系，原材料每批次检测钢渣f-CaO含量、沥青软化点等指标;混合料现场取样检测马歇尔稳定度、流值;施工后采用钻芯取样、平整度检测等方式验证质量，试验段工程合格率达100%。

　　(四)坚持绿色导向，推动产业协同发展

　　固废资源化利用：项目每吨钢渣沥青混凝土消纳钢渣约0.8吨，试验段350m 路段共消纳钢渣超500吨，相当于减少钢渣填埋用地约 0.3亩;同时，钢渣替代天然碎石，减少贵港辉绿岩开采量，保护山体生态。项目可推动钢铁与交通行业协同，建立“钢渣生产-加工-应用” 产业链，形成可复制的“固废资源化+交通建设”模式。

　　三、初步成效

　　1、技术创新成果显著，性能优势凸显

　　钢渣沥青混凝土关键技术指标全面优于规范要求，核心性能较传统路面大幅提升：

检测项目	技术指标检测结果	规范要求	提升幅度
动稳定度（次 /mm）	10806	≥3000	260%
残留稳定度（%）	98.5	≥85	16%
20℃抗滑摆值	62-65	≥60	3%～8%
膨胀率（%）	0.9	≤1.5	40%

　　试验段通车10个月后，路面平整度(IRI 值≤1.2m/km)、抗滑性能(摆值≥60)无明显衰减，未出现车辙、渗水等病害，适配广西高温多雨、重载交通环境。

　　2、资源环境效益突出，助力“双碳”目标

　　钢渣作为钢铁生产的副产物，大量堆积引发土地资源占用与环境污染难题。本项目创新性地将其用于沥青混凝土生产，成功实现废弃物资源化转型。大幅削减天然碎石集料开采，从源头上保护自然资源、维护生态平衡，降低集料生产及运输能耗。同时，以钢渣替代天然碎石集料，能有效降低成本，减少天然集料开采，推动钢铁与交通行业协同发展，助力“双碳”目标。

　　四、深化钢渣沥青混凝土应用展望

　　1、扩大应用规模，覆盖多元交通场景

　　区域拓展：伸至广西全区高速公路养护、新建工程，以及普通国省道、农村公路重点路段，形成 “以点带面、全域覆盖” 的应用格局。

　　场景创新：探索钢渣沥青混凝土在高速公路收费站广场、服务区停车场、互通立交匝道等重载高频使用场景的应用;研发钢渣SMA-13、钢渣OGFC排水沥青混合料等衍生产品，适配多雨地区排水需求，进一步拓宽技术应用边界。

　　2、优化技术体系，提升核心性能与经济性

　　长期性能优化：建立试验段1-3年长期监测机制，跟踪路面抗滑衰减、车辙发展、水损害演化等数据，结合监测结果调整钢渣陈化周期(当前300天)、配合比参数(如油石比、矿粉掺量)，进一步提升路面耐久性与稳定性。

　　低成本技术研发：针对钢渣细集料粉尘含量高的问题，研发 “水洗+机械筛分”一体化预处理技术，降低粉尘对施工设备的损耗;探索新型环保改性剂(如生物沥青改性剂)，增强钢渣与沥青的粘附性，同时降低原材料成本，推动技术性价比再提升。

　　3、融合智慧技术，升级养护管理模式

　　智慧监测平台建设：搭建钢渣沥青路面专项监测数据库，整合路面温度、车辙深度、抗滑摆值、构造深度等实时数据，运用大数据算法预测路面病害发展趋势，实现 “预防性养护” 精准施策，减少盲目养护成本。

　　数字化施工管控：引入 BIM 技术构建钢渣沥青混凝土路面施工数字模型，模拟摊铺温度、压实遍数等参数对路面质量的影响;现场部署物联网设备(如温度传感器、压实度检测仪)，实现施工过程可视化、可追溯，确保工程质量稳定可控。