随着现代化发展和城市化进程的加快,我国面对愈发严峻的优质天然集料短缺问题,城市内涝、热岛效应等环境问题以及钢渣等工业废弃物的大量堆积问题。钢渣是一种潜在天然集料替代品,并且能一定程度上补强透水混凝土的力学性能。钢渣透水混凝土的研究应用对于减缓天然矿场过渡开采、提高城市环境效益、减少工业废弃物堆积和污染具有重要意义。目前钢渣在制备水泥、水稳碎石和混凝土中有部分应用,但受限于钢渣自身性质的多样性、体积安定性问题,研究结论不尽相同,也存在强度不稳定、和易性差、潜在体积膨胀等问题,因此需要对钢渣作用机理进行更细致的分析。本研究从钢渣安定性处理、宏观性能评估、微观作用机理、细观数值模拟研究出发,对钢渣透水混凝土的性能进行多尺度研究。首先,基于XRF化学组成和XRD矿物组成分析,选取安定性良好的高碱度钢渣进行透水混凝土配合比设计。以钢渣替换量为变量进行对照试验,测定各组透水混凝土的力学强度和透水性能,分析钢渣对混凝土宏观性能的影响规律,并设计一种满足实际道路使用要求的钢渣透水混凝土。然后,针对安定性较差的钢渣探究改性处理方法。通过测定体积膨胀率,对比分析掺加硅灰、喷洒硅溶胶、喷洒复合硅酸盐溶液三种处理方法的有效性,并制备相应的透水混凝土进行强度测试,验证处理措施对混凝土力学性能的影响,最终评选出合适的钢渣处理方案。然后,基于多种微观测试方法,从混凝土的微观形貌、元素组成、微观力学性能出发,深入分析钢渣对透水混凝土性能改善机理。基于背散射电镜扫描（BSEM）技术,对比钢渣和天然集料的表面特征,分析界面过渡区（ITZ）和水泥砂浆水化产物形貌和数量变化规律。基于能谱分析（EDS）技术,对ITZ和水泥砂浆进行点扫描,以硅钙比指标分析结构的密实度;对集料-ITZ-砂浆区域进行线扫描,分析各类元素浓度的变化曲线,评估ITZ宽度。基于纳米压痕技术,对集料-ITZ-砂浆区域布设纳米压痕点阵,分析各点的荷载-深度曲线,建立硬度和模量的等值线变化图,估算ITZ宽度范围,进而对比EDS试验结果,综合分析钢渣对混凝土的微观力学作用效果。最后,基于细观损伤力学理论和有限元模型计算方法,对钢渣透水混凝土的细观非均质性和裂缝扩展机理进行研究。根据实际混凝土试件,利用图像扫描与处理技术（DIP）,引入内聚力模型（CZM）,建立二维数值模型,模拟计算混凝土的抗压试验和劈裂抗拉试验。基于室内试验结果和微观力学测试结果,对模型参数进行推导,分析ITZ的参数变化,并参数化分析钢渣的细观作用效果。同时,基于蒙特卡罗随机骨料方法,简化骨料和孔隙形状,对透水混凝土的细观结构进行重构,并设置相同参数进行验证计算,分析参数化建模方法的适用性。