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                    中華人民共和國住房和城鄉建設部主管

                    中國建設報社主辦

                    張家港:海綿城市建設助推鋼渣資源化利用新發展
                    2022-01-12 23:35:03

                    “我們這條路改造后一點積水沒有了,路面干凈了不少,去年7月連續暴雨也沒出現往年那種出行不便的情況?!痹诮K省張家港市梁豐路開商鋪的余女士說。

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                    梁豐路海綿化改造后效果

                    2020年6月~10月,張家港市住房和城鄉建設局對梁豐路(東環路—園林路段)進行了海綿化改造,將路面及其周邊雨水進行系統化徑流組織設計,通過商鋪雨水立管斷接、排水瀝青路面鋪設、透水鋪裝的鋪設,結合側石開孔和排水盲管鋪設,將雨水徑流引入側分帶改造成的生物滯留帶、街邊綠地改造成的雨水花園等海綿設施,實現街區雨水全徑流控制,就地對雨水進行滯蓄、凈化,改善了周邊環境,為居民生活、出行提供了便利,形成功能與景觀融合的生態宜居街區。此次改造最大的特點就是在機動車道、停車場創新探索采用鋼渣排水瀝青,在人行道采用鋼渣制品透水磚。鋼渣排水瀝青混合料的空隙率達到20%左右,滲水量每15秒達到1200毫升,可實現透水和強度雙達標,是張家港市乃至蘇州市首條鋼渣排水瀝青道路,為鋼渣材料、產品在海綿城市建設中的運用提供了范例。

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                    江蘇沙鋼集團有限公司鋼渣處理生產線

                    鋼渣是鋼鐵生產過程的主要副產品之一,產生量約為粗鋼產量的8%~15%,中國鋼鐵行業每年產生的鋼渣數量近1億噸,鋼渣的利用一直是鋼鐵行業的痛點和難點。為了拓展鋼渣的應用領域、提高鋼渣材料的附加值,張家港市本著“全面促進資源節約集約利用,推動各種廢棄物和垃圾集中處理和資源化利用”原則,引導、鼓勵江蘇沙鋼集團有限公司(以下簡稱沙鋼集團)、江蘇永鋼集團有限公司(以下簡稱永鋼集團)等鋼鐵企業在鋼渣利用方面不斷加大研發和再生利用力度。

                    張家港市以科學構建海綿城市格局為目標,緊緊圍繞海綿城市建設任務,政府主動作為,創新舉措,吸引社會資本參與海綿城市建設,以城市發展新理念帶動當地產業發展,蘇州市海綿辦、張家港市海綿辦會同張家港市生態環境局、交通運輸局、城投集團深入本地企業調研,帶著需求主動對接沙鋼集團和永鋼集團兩家鋼鐵企業,充分利用張家港市現有傳統建材行業協同處置固體廢棄物優勢,加強政策引導,推進企業與科研院校研發合作,發展利廢型海綿建材產品,推動傳統產業綠色發展和轉型升級。沙鋼集團和永鋼集團積極響應綠色產業發展政策,緊抓海綿城市建設契機,成立鋼渣綜合利用聯合攻關小組,研究鋼渣作為骨料在透水鋪裝方面的應用。

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                    江蘇永鋼集團有限公司制磚生產線

                    透水鋪裝是實現“滲、滯、蓄、凈、用、排”六字箴言中“滲”的主要手段,即通過鋪裝透水材料實現雨水就地下滲,減少地面徑流。透水鋪裝的核心點是既要有連續孔隙、保持透水,又要滿足強度和承載力的基本功能要求,克服連續孔隙與強度的矛盾關系是實現透水鋪裝及海綿城市建設的關鍵。經回收、去害、磁選、破碎、篩選等環節處理合格后作為骨料的特種鋼渣集料,具有微孔、毛糙面、硬度高等特性,以此作為骨料制成鋼渣透水混凝土能有效解決透水鋪裝的孔隙與強度的矛盾關系。大量的研究表明,并不是所有的鋼渣都可以作為透水骨料,鋼渣中游離氧化鈣、氧化鎂等不穩定成分的含量成為主要限制因素。鋼渣綜合利用聯合攻關小組通過優化鋼渣熱悶工藝,實現鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂的快速消解,經第三方權威機構檢測,經過處理的鋼渣游離氧化鈣含量小于3%,完全滿足應用要求。

                    鋼鐵企業聯合高校及科研院所深入開展“鋼渣在道路工程領域高效綜合利用技術的研究”,結果表明,集料化的鋼渣可在整個集料范圍內取代碎石用于道路的面層、水穩層和基層,鋼渣摻加量可達50%以上;粒徑為5~10毫米和10~15毫米的鋼渣集料可100%替代石料生產的傳統混凝土,用于海綿城市建設。

                    為加快推進鋼渣材料在海綿城市建設中的示范引領應用,張家港市住房和城鄉建設局在充分調研的基礎上,確定了梁豐路(東環路—園林路段)作為鋼渣材料和產品應用的海綿化改造示范路段,道路全長401.24米,改造面積1.116萬平方米,在機動車道、停車場采用鋼渣排水瀝青,在人行道采用鋼渣制品透水磚,鋼渣排水瀝青混合料的空隙率達到20%左右。鋼渣排水瀝青原材料采用規格為5~10毫米和10~15毫米的鋼渣產品,細集料采用石灰巖石屑,礦粉采用石灰巖經磨細得到的礦粉,添加劑采用高黏度瀝青改性劑,摻量為油石比的8%,鋼渣添加量高達80%。鋼渣瀝青混合料的試驗結果顯示:穩定度為9.1千牛,飛散率為7.3%,膨脹量為0.5%,性能指標滿足技術要求。

                    建成后,相關部門對排水瀝青路面進行了現場壓實度檢測和透水性能測試,壓實度平均值達到95.8%,實測透水率達到每15秒1200毫升。

                    根據人行步道、廣場等透水結構和施工特點,企業也逐步形成了以鋼渣和建筑垃圾為主要原料制備再生砌塊和鋪磚的應用技術,通過篩分、拌合、壓制成型、養護窯養護,采用鋼渣顆粒46%、建筑再生骨料38%、固化材料及添加劑16%的原料組成,固體廢棄物全量化替代天然石英砂骨料,抗壓強度可達到40~60兆帕、抗折強度大于3.2兆帕;15攝氏度條件下透水磚的透水系數大于0.02厘米每秒,防滑行系數不小于65,產品完全可用于海綿城市建設。

                    測算梁豐路鋪裝成本,同樣是攤鋪400米長的排水瀝青道路,鋼渣比傳統玄武巖節省了10%的成本,實現了經濟與環保的雙重效益。

                    基于基礎研究,結合實體工程驗證,目前沙鋼集團和永鋼集團兩家鋼鐵企業在鋼渣應用方面形成了《鋼渣、碎石水穩基層施工技術規程》《鋼渣瀝青混凝土路面施工技術規程》《鋼渣透水混凝土路面的施工技術規程》《鋼渣集料在公路工程中應用施工技術規程》《鋼渣路面結構及其施工方法》《鋼渣路面結構》《鋼渣在城鎮道路瀝青路面中的應用技術規程》《鋼渣在城鎮道路路面基層中的應用技術規程》等江蘇省地方標準和企業標準。

                    2021年,鋼渣集料及其產品得到推廣應用,由張家港市住房和城鄉建設局公用事業管理處實施的城區背街小巷改造工程、萬紅小學南側廣場及周邊道路海綿化改造工程、張家港市青少年社會實踐基地2號樓南側廣場海綿化改造工程中應用了鋼渣透水混凝土、鋼渣透水瀝青、鋼渣透水磚等鋼渣產品。

                    隨著鋼渣在新應用方向上的突破,鋼渣排水瀝青及制品、鋼渣集料的市場化應用,將產生顯著的經濟效益和社會效益。以張家港市及周邊地區為例,每年可消耗110萬噸鋼渣用于替代砂石骨料,可減少10萬噸水泥生產,減少向空氣中排放二氧化碳近12萬噸,同時減少了近20萬噸砂石的開采。通過鋼渣在道路工程等方面的應用推廣,可實現預期經濟效益每年5000萬元以上,鋼渣在道路工程應用前景廣闊,鋼渣替代傳統骨料符合國家“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見以及國家“雙碳”戰略。

                    (文圖由張家港市住房和城鄉建設局提供)


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