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    中华人民共和国住房和城乡建设部主管

    中国建设报社主办

    张家港:海绵城市建设助推钢渣资源化利用新发展
    2022-01-12 23:35:03

    “我们这条路改造后一点积水没有了,路面干净了不少,去年7月连续暴雨也没出现往年那种出行不便的情况。”在江苏省张家港市梁丰路开商铺的余女士说。

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    梁丰路海绵化改造后效果

    2020年6月~10月,张家港市住房和城乡建设局对梁丰路(东环路—园林路段)进行了海绵化改造,将路面及其周边雨水进行系统化径流组织设计,通过商铺雨水立管断接、排水沥青路面铺设、透水铺装的铺设,结合侧石开孔和排水盲管铺设,将雨水径流引入侧分带改造成的生物滞留带、街边绿地改造成的雨水花园等海绵设施,实现街区雨水全径流控制,就地对雨水进行滞蓄、净化,改善了周边环境,为居民生活、出行提供了便利,形成功能与景观融合的生态宜居街区。此次改造最大的特点就是在机动车道、停车场创新探索采用钢渣排水沥青,在人行道采用钢渣制品透水砖。钢渣排水沥青混合料的空隙率达到20%左右,渗水量每15秒达到1200毫升,可实现透水和强度双达标,是张家港市乃至苏州市首条钢渣排水沥青道路,为钢渣材料、产品在海绵城市建设中的运用提供了范例。

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    江苏沙钢集团有限公司钢渣处理生产线

    钢渣是钢铁生产过程的主要副产品之一,产生量约为粗钢产量的8%~15%,中国钢铁行业每年产生的钢渣数量近1亿吨,钢渣的利用一直是钢铁行业的痛点和难点。为了拓展钢渣的应用领域、提高钢渣材料的附加值,张家港市本着“全面促进资源节约集约利用,推动各种废弃物和垃圾集中处理和资源化利用”原则,引导、鼓励江苏沙钢集团有限公司(以下简称沙钢集团)、江苏永钢集团有限公司(以下简称永钢集团)等钢铁企业在钢渣利用方面不断加大研发和再生利用力度。

    张家港市以科学构建海绵城市格局为目标,紧紧围绕海绵城市建设任务,政府主动作为,创新举措,吸引社会资本参与海绵城市建设,以城市发展新理念带动当地产业发展,苏州市海绵办、张家港市海绵办会同张家港市生态环境局、交通运输局、城投集团深入本地企业调研,带着需求主动对接沙钢集团和永钢集团两家钢铁企业,充分利用张家港市现有传统建材行业协同处置固体废弃物优势,加强政策引导,推进企业与科研院校研发合作,发展利废型海绵建材产品,推动传统产业绿色发展和转型升级。沙钢集团和永钢集团积极响应绿色产业发展政策,紧抓海绵城市建设契机,成立钢渣综合利用联合攻关小组,研究钢渣作为骨料在透水铺装方面的应用。

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    江苏永钢集团有限公司制砖生产线

    透水铺装是实现“渗、滞、蓄、净、用、排”六字箴言中“渗”的主要手段,即通过铺装透水材料实现雨水就地下渗,减少地面径流。透水铺装的核心点是既要有连续孔隙、保持透水,又要满足强度和承载力的基本功能要求,克服连续孔隙与强度的矛盾关系是实现透水铺装及海绵城市建设的关键。经回收、去害、磁选、破碎、筛选等环节处理合格后作为骨料的特种钢渣集料,具有微孔、毛糙面、硬度高等特性,以此作为骨料制成钢渣透水混凝土能有效解决透水铺装的孔隙与强度的矛盾关系。大量的研究表明,并不是所有的钢渣都可以作为透水骨料,钢渣中游离氧化钙、氧化镁等不稳定成分的含量成为主要限制因素。钢渣综合利用联合攻关小组通过优化钢渣热闷工艺,实现钢渣中游离氧化钙和游离氧化镁的快速消解,经第三方权威机构检测,经过处理的钢渣游离氧化钙含量小于3%,完全满足应用要求。

    钢铁企业联合高校及科研院所深入开展“钢渣在道路工程领域高效综合利用技术的研究”,结果表明,集料化的钢渣可在整个集料范围内取代碎石用于道路的面层、水稳层和基层,钢渣掺加量可达50%以上;粒径为5~10毫米和10~15毫米的钢渣集料可100%替代石料生产的传统混凝土,用于海绵城市建设。

    为加快推进钢渣材料在海绵城市建设中的示范引领应用,张家港市住房和城乡建设局在充分调研的基础上,确定了梁丰路(东环路—园林路段)作为钢渣材料和产品应用的海绵化改造示范路段,道路全长401.24米,改造面积1.116万平方米,在机动车道、停车场采用钢渣排水沥青,在人行道采用钢渣制品透水砖,钢渣排水沥青混合料的空隙率达到20%左右。钢渣排水沥青原材料采用规格为5~10毫米和10~15毫米的钢渣产品,细集料采用石灰岩石屑,矿粉采用石灰岩经磨细得到的矿粉,添加剂采用高黏度沥青改性剂,掺量为油石比的8%,钢渣添加量高达80%。钢渣沥青混合料的试验结果显示:稳定度为9.1千牛,飞散率为7.3%,膨胀量为0.5%,性能指标满足技术要求。

    建成后,相关部门对排水沥青路面进行了现场压实度检测和透水性能测试,压实度平均值达到95.8%,实测透水率达到每15秒1200毫升。

    根据人行步道、广场等透水结构和施工特点,企业也逐步形成了以钢渣和建筑垃圾为主要原料制备再生砌块和铺砖的应用技术,通过筛分、拌合、压制成型、养护窑养护,采用钢渣颗粒46%、建筑再生骨料38%、固化材料及添加剂16%的原料组成,固体废弃物全量化替代天然石英砂骨料,抗压强度可达到40~60兆帕、抗折强度大于3.2兆帕;15摄氏度条件下透水砖的透水系数大于0.02厘米每秒,防滑行系数不小于65,产品完全可用于海绵城市建设。

    测算梁丰路铺装成本,同样是摊铺400米长的排水沥青道路,钢渣比传统玄武岩节省了10%的成本,实现了经济与环保的双重效益。

    基于基础研究,结合实体工程验证,目前沙钢集团和永钢集团两家钢铁企业在钢渣应用方面形成了《钢渣、碎石水稳基层施工技术规程》《钢渣沥青混凝土路面施工技术规程》《钢渣透水混凝土路面的施工技术规程》《钢渣集料在公路工程中应用施工技术规程》《钢渣路面结构及其施工方法》《钢渣路面结构》《钢渣在城镇道路沥青路面中的应用技术规程》《钢渣在城镇道路路面基层中的应用技术规程》等江苏省地方标准和企业标准。

    2021年,钢渣集料及其产品得到推广应用,由张家港市住房和城乡建设局公用事业管理处实施的城区背街小巷改造工程、万红小学南侧广场及周边道路海绵化改造工程、张家港市青少年社会实践基地2号楼南侧广场海绵化改造工程中应用了钢渣透水混凝土、钢渣透水沥青、钢渣透水砖等钢渣产品。

    随着钢渣在新应用方向上的突破,钢渣排水沥青及制品、钢渣集料的市场化应用,将产生显著的经济效益和社会效益。以张家港市及周边地区为例,每年可消耗110万吨钢渣用于替代砂石骨料,可减少10万吨水泥生产,减少向空气中排放二氧化碳近12万吨,同时减少了近20万吨砂石的开采。通过钢渣在道路工程等方面的应用推广,可实现预期经济效益每年5000万元以上,钢渣在道路工程应用前景广阔,钢渣替代传统骨料符合国家“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见以及国家“双碳”战略。

    (文图由张家港市住房和城乡建设局提供)


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