[发明专利]一种使用工业固体废弃物的水工模袋混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及一种模袋混凝土，尤其是涉及一种用于水下护岸、以工业固体废弃物——钢渣、尾矿为主要原料的模袋混凝土，可广泛用于江、河、湖、海的护岸固堤材料的加工、施工等领域。 

背景技术

江河湖海的护岸、造堤和造田工程是人类防洪和实现可持续发展的重要环节，目前我国通过每年有计划、有步骤地实施一些护岸和护堤工程，有效地防止了江河改道、崩堤和河岸塌陷、河道被淤泥堵塞等洪涝和航行隐患。在这些护岸和护堤工程中，抛石和模袋混凝土起着关键的作用。一方面，它们形成了岸堤和河床表面有结构强度的密实保护层，有力地防止了因泥沙被流水淘空、冲走等会毁坏岸堤和河床等的现象发生；另一方面，形成有上述作用的保护层需要抛石后的石块层有足够的厚度，例如在一般崩岸应急处理工程设计中，要求抛石后形成的石块坡面厚度约1米，所以护岸和造堤需要大量的模袋混凝土和抛石，这些材料的来源和成本成为制约工程质量、数量和进度的瓶颈。随着各地禁止矿山乱采乱伐政策的相继出台，天然抛石已经无法保障正常的护岸工程供给。 

模袋混凝土技术是我国20世纪80年代初从国外引进的一项现浇混凝土新技术，它采用织物模袋做软模具，通过混凝土泵将砂浆或混凝土充灌进模袋内成型，起到护坡、护堤、护岸和防渗等作用。它具有整体性好、耐久性好、地形适应性强、施工速度快、省工省时，并具有可在水下铺设充灌施工等特点，可以应用在道路、水库、河渠、 海堤、港湾等工程上，因此在国内应用发展较快。 

但是，目前的模袋混凝土使用的仍然是普通混凝土的组成配方，所以在用作大规模水下护岸和造堤工程时，目前模袋混凝土的原材料成本偏大，这些弊端会直接或间接影响江河湖海的护岸、造堤及造田工程的工程质量、数量和进度。 

钢渣是炼钢过程中产生的副产物，每1吨钢约产生0.1-0.14吨钢渣，2007年我国钢渣产生量已达6546万吨，而利用率仅为10％，绝大部分钢渣仍然弃置，不仅占用农田而且污染环境。钢渣利用率低的主要原因是由于钢渣稳定性差，影响了在工程建筑上的正常使用。影响钢渣稳定性的因素有很多，主要是由于在炼钢过程中为了脱除杂质，加入了石灰、白云石等高钙、高镁材料作造渣剂。另外，由于转炉炼钢采用了溅渣护炉技术，镁质材料增加，渣的粘度变大。以上因素再加上随着冶炼时间缩短，钢渣中的氧化钙和氧化镁不能和二氧化硅等成分充分反应，形成了游离氧化钙(f-CaO)和游离氧化镁(f-MgO)存在于渣中。这样的钢渣在作建材或工程材料使用时遇水会进行下列反应： 

f-CaO+H₂O→Ca(OH)₂    体积膨胀98％ 

f-MgO+H₂O→Mg(OH)₂    体积膨胀148％。 

尤其是f-MgO，它在常温下完全消解的时间可长达20年之久，由于上述原因导致道路、建材制品或建筑物的开裂而破坏。 

我国从二十世纪七十年代开始用钢渣筑路、做砖、砌块等建筑材料、做工程回填材料。例如在上世纪九十年代初，武钢三炼钢建设中曾用钢渣上千万吨，作地基回填材料，到2003年地面和墙体出现裂纹。武钢、石家庄钢厂建设了有一定规模的钢渣砖厂，由于制品开裂或后期强度下降，砖厂被迫停产。在河北、辽宁、安徽等地用钢渣建设了多条国家级公路，一些企业建成钢渣骨料加工线。由于钢渣的稳 定性不良，经几年至十余年的使用均出现修筑的道路开裂、隆起，影响了钢渣的推广使用。目前虽然有了钢矿渣水泥和钢渣微粉的国家标准，但是因为钢渣的不稳定性，上述的钢渣产品在规模推广应用时受到了极大的限制。 

我国有95％以上的能源和85％的工业原料取自于矿产资源，但是我国矿产资源的利用率比较低，总回收率比发达国家低很多，在开矿和选矿过程中形成了大量的尾矿。我国矿山排放的尾矿堆存量已达70余亿吨，并且每年以6-8亿吨的速度增长。我国矿产资源共、伴生组分丰富，其中铁矿石中大约有30多种有价成分，但能回收的仅20多种，而对于尾矿中的大半乃至90％以上的无机非金属组分更是极少开发利用。大量堆存的尾矿不仅占用土地，浪费资源，污染环境，同时还存在很大的安全隐患，尾矿坝尾矿库塌坝塌库事故时有发生，给周边的居民生命财产安全带来了极大的隐患。矿产资源是一种不可再生的自然资源，为了提高矿产资源的利用率，延长使用年限，同时也是为了保护人类赖以生存的生态环境，重视有效的尾矿综合利用及治理是重中之重的问题，而如何大规模利用尾矿中无机非金属组分则是彻底消除尾矿库占用耕地的根本出路。