钢渣作为炼钢过程中的副产物，其产量约占粗钢总产量的10%-15%。近年来，中国钢渣年产量逐年增多，其中新疆钢渣年产量已达300万吨，而钢渣利用率仅为30%，大量钢渣堆积如山，造成严重的土地占用、污染及资源浪费。水泥稳定钢渣作为路面基层材料，能够将钢渣资源最大化合理利用。然而，目前水泥稳定钢渣路面材料研究主要集中于宏观表象，而对其微观损伤研究较少。因此，从宏-微观角度探究水泥稳定钢渣材料的破坏机理，对于钢渣的资源化利用具有重要意义。
2022年2月15日，新疆农业大学水利与土木工程学院博士研究生王舒永和陈国新教授团队在TOP期刊Journal of Hazardous Materials上发表题为“Parameter inversion and microscopic damage research on discrete element model of cement-stabilized steel slag based on 3D scanning technology”的研究论文，从材料的强度、变形、应变能及断裂损伤等方面探究了水泥稳定钢渣在破坏过程中的宏观力学性质和微观裂纹演化规律，揭示了水泥稳定钢渣路面基层材料的破坏机理。
Journal of Hazardous Materials期刊是国际顶级期刊，由Elsevier出版集团于1975年创刊，通过发表环境科学和工程领域文章来推动世界级研究。Journal of Hazardous Materials期刊2022年影响因子为14.224，在279个Environmental Sciences期刊中排名第9，被17个国际数据库收录。该期刊发表完整研究论文、综述文章和观点，以提高人们对某些材料对公共健康和环境构成危害和风险的认识程度。
从微观角度分析，试验前期外荷载较小，试样颗粒间平行黏结力较弱，没有达到黏结强度，此时未产生声发射现象。随着外部荷载增加，颗粒间平行黏结力超过其黏结强度，黏结键断裂并产生声发射事件。黏结键断裂后，颗粒会不断调整受力骨架，同时与周围颗粒建立新的黏结关系，从而使应力的传递路径发生改变。值得注意的是，宏观受力骨架调节本质是微观颗粒间黏结关系网的调节。在颗粒黏结网络调节过程中，整体结构的强度先上升，主要表现为声发射事件数低幅增加；当试样达到最大载荷时，颗粒黏结网络的强度同时达到最大值；在应力峰值之后，颗粒黏结网络的强度开始下降，如果继续加载，颗粒黏结网络开始出现削弱现象，表现为声发射事件数激增并达到峰值。当颗粒黏结网络削弱到一定程度后，颗粒间的黏结键来不及调整，使得黏结网络崩溃瓦解。此后，在外荷载作用下仅局部颗粒黏结键断裂，表现为声发射事件数减少并逐渐趋于稳定。
该文从钢渣含量、颗粒形状及黏结强度等方面对水泥稳定钢渣的损伤机理开展研究，为水泥稳定钢渣路面基层的设计、施工、检查验收及后期管护等提供理论依据。课题组结合试验研究和理论分析结果，在新疆某一级公路路面基层中开展水泥稳定钢渣材料示范路段建设，并对该示范路段进行为期1年的跟踪监测，结果表明水泥稳定钢渣路面基层拥有良好的路用性能，社会效益和经济效益显著。
基于上述研究成果，由新疆农业大学牵头，陈国新教授课题组起草，编制了新疆维吾尔自治区工程建设标准《钢渣混合料城镇道路基层施工及验收规程》（XJJ 139-2021），该规程为新疆地区钢渣在路面中的推广应用提供了技术支撑。
新疆农业大学王舒永博士为该文的第一作者。陈国新教授为该文的通讯作者。新疆农业大学张凌凯副教授参与本研究工作。该研究受到新疆互力佳源环保科技有限公司项目（HLJY2020KY0402B）的支持。