我国北方流域河流和水库常采用混凝土砌块作为护坡的主要形式之一,混凝土砌块中的主要原材料碎石、砂和水泥等,日益面临着资源枯竭的严重问题,因此寻找混凝土原材料的替代材料是解决混凝土原材料匮乏和环境保护问题的重要途径。钢渣是粗钢冶炼过程中排出的固体废弃物,粉煤灰是火电厂燃煤发电所产生的固废,钢渣和粉煤灰可作为混凝土掺合料的可行材料。针对以上问题本文采用室内试验的方法,开展了钢渣石、钢渣砂、钢渣粉末和粉煤灰最优替代率混凝土及其力学性能、耐久性能和微观形貌的研究,得到以下结论:(1)最优替代率分析。首先自行设计C30基准混凝土的配合比,然后采用正交试验的方法,将经热闷处理陈化处理两年后的钢渣石、钢渣砂及经粉磨处理的粉煤灰和钢渣粉末作为掺合料按不同比例替代基准混凝土中的原材料。以28d抗压强度值最大为目标,得到钢渣粉煤灰混凝土的最优替代率为粉煤灰10%,钢渣石20%,钢渣砂20%,钢渣粉末10%。(2)力学性能分析。最优替代率混凝土前期的力学性能不如基准混凝土,28d龄期时两组的力学性能指标相近,后期最优替代率混凝土的力学性能高于基准组。(3)耐久性能分析。最优替代率混凝土在抗冻融性、抗渗透性、抗收缩性和抗氯离子渗透等方面表现更优,但其前期的抗碳化能力低于对照组,后期抗碳化能力高于对照组,耐久性能和安定性均符合要求。(4)微观形貌分析。钢渣界面过渡区与碎石比较,其骨料与过渡区粘结产物多,连接更加紧致;最优替代率混凝土三掺胶凝物质体系水化产物更加丰富、密集,与其后期性能结果相统一。本论文以固废利用、保护环境为出发点,探寻了混凝土原材料替代材料的最优替代率,并结合相关的室内试验,科学的对比分析了最优替代率混凝土与基准混凝土的相关力学性能和耐久性能,为降低混凝土护坡成本、增加固废利用奠定了一定的理论基础和实践方法,对于减少混凝土护坡砌块不可再生原材料的使用及环境保护具有一定的实际意义。