CN101880147B - 一种钢渣生态混凝土制品的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢渣生态混凝土制品的制备方法，它是由集料、胶结料、水、高分子添加剂、微生物、培养基制备而成，各组分重量配比、添加量范围为(干基重量计)：集料∶胶结料＝3～5∶1，水∶胶结料＝0.25～0.65，微生物和培养基为外加，微生物和培养基的配比为1∶1～1∶10，微生物和培养基的合计加入量为集料、胶结料合计量的0.1～5％；高分子添加剂加入量占物料中胶结料基准量的0.5～3％。将上述组分经过搅拌后，进行浇注成型，或在压砖机上进行加压成型，制成结构中留有空腔的混凝土或混凝土预制块、砌块和砖，结构中的空隙率在25％～40％之间，空隙的直径在0.01～5毫米之间。本发明具有定向净水性能、可施工性能、高机械强度与水下稳定性、低成本性，可在水体生态修复中广泛应用。

Description

一种钢渣生态混凝土制品的制备方法

技术领域

本发明属于工业固体废物利用与水处理应用技术领域，具体地说就是以钢渣、尾矿或其它工业固体废物为主要原料的一种钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品的制备方法。该钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品可在水体生态修复中广泛应用。 

背景技术

生态混凝土，就是通过材料筛选、添加功能性添加剂、采用特殊工艺制造出来的具有特殊结构与功能，能减少环境负荷，提高与生态环境的相协调性，并能为环保做出贡献的混凝土(1995.日本混凝土工学协会)。 

生态混凝土及其制品是近来较为引人注目的一种新型环保产品。中国专利申请200910157604.6公开了一种生态混凝土，主要是通过增加混凝土内部的空隙并在其中加入一定量的有机肥料、植物种子等成分，以起到固岸护堤、改善水体生态等作用，也有通过在混凝土中拌入微生物和培养基来起到强化净水的作用。但是在这些生态混凝土技术中，采用的均为普通混凝土材料，加工成本较高，并且所用基本材料水泥、石子均源自不可再生资源。 

钢渣是炼钢过程中产生的副产品，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，且每年还在递增，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。钢渣大规模资源化的主要出路就是作为水泥原料和混凝土集料。目前钢渣利用率低的主要原因是由于钢渣稳定性不好，影响了其在工程建筑上的正常使用。影响钢渣稳定性的因素很多，主要是由于在炼钢过程中为了脱除杂质，常加入高钙、高镁材料作造渣剂。转炉炼钢采用溅渣护炉技术后，造渣剂中镁质成分增加，渣的粘度变大。因此随着冶炼时间缩短，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)存在于钢渣中，在作建材或工程材料使用时遇水会发生下列反应： 

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，由于上述原因导致使用钢渣为原料的道路、建筑物或建材制品因开裂而破坏。但是，当钢渣用于水面以下的水工混凝土时，长期浸在水中的混凝土在一定程度上会被软化，将使得这些破坏应力得到抑制。中国专利申请200810233945.2介绍的水工钢渣尾矿模袋混凝土就具有这样的作用，但因土工布模袋的阻挡作用，在土工布降解消失前，该混凝土中钢渣对水体的有害离子吸附和去害化作用得不到发挥。另外该混凝土为致密混凝土结构，混凝土结构中间部分钢渣的水体净化作用也将得不到有效发挥。 

已有技术表明(见《过程工程学报》，2008年6月，499-503页)：钢渣对水体中的重金属离子和COD_cr有很好的去除效果，平均去除率大于90％。例如，利用钢渣的碱性和吸附性可去除水中的镍、铜、铅、六价铬等离子，中和酸性废物，还可去除废水中砷、磷等阴离子，以及固定废水中的碳。另外，钢渣还可处理阳离子染料废水，吸附污染土壤的有机离子和无机离子，对三氯甲烷的去除率也在70％左右。虽然钢渣有上述的净化污染水作用，但是在目前水处理中仅将钢渣颗粒简单的作为污水过滤材料使用。如针对我国农村每年都有大量生活、工业污水产生的情况，宝钢与同济大学合作开展了“崇明岛水资源保障与水体系生态修复技术与示范”的项目研究，通过在河边采用铺设钢渣，和设置人工湿地等措施，使河水经过湿地后达到净化目标。在没有使用钢渣净化之前，水中的鱼虾等各种生物已基本灭绝，产生的有害气体常令附近居民苦不堪言；而通过钢渣和植物等层层过滤和净化后，生物多样性指标出现明显好转，可用于饮用水和水产养殖区水源，水体生态系统有极大的改善。以上仅将钢渣作为滤料，而没有将钢渣的净水作用最大化，同时也没有利用到钢渣的胶凝性能。 

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中存在的上述缺点，提供一种由钢渣、尾矿或其它工业固体废物为主要成分、有显著生态修复作用的钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品。该混凝土及其制品具有较强的净水性能，尤其是具有定向净水性能和可施工性能、高机械强度与水下稳定性和低成本性。 

本发明的另一个目的是提供上述钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品的制备方法。 

为实现本发明的上述目的，本发明钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品通过以下的技术方案来实现。 

本发明钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品皆是由集料、胶结料、水、高分子添加剂、微生物、培养基制备而成，各组分重量配比、添加量范围为(干基重量计)： 

1)集料∶胶结料＝3～5∶1； 

2)水∶胶结料＝0.25～0.65； 

3)微生物和培养基为外加，微生物和培养基的配比为1∶1～1∶10，微生物和培养基的合计加入量为集料、胶结料合计量的0.1～5％； 

4)高分子添加剂加入量占物料中胶结料基准量的0.5～3％。 

所述的集料为钢渣或尾矿，其中粒级5～15毫米含量(重量)≥90％。钢渣为堆积一年以上的转炉渣，安定性检验合格；尾矿的含硫量和含泥量分别小于1％和3.5％。 

所述的胶结料为钢渣、矿渣、粉煤灰、硅酸盐水泥熟料、石膏再加入少量的碱性激发剂经混合磨细而成，也可以分别磨细后再混合。钢渣为堆积半年以上的中、高钙转炉渣，安定性检验合格；粉煤灰为火力发电的燃烧系统电除尘装置所回收的粉尘废弃物；矿渣为粒化水淬高炉矿渣；碱性激发剂为KOH、NaOH、Ca(OH)₂、NaSiO₃.nH₂O、CaCl₂等中的一种或一种以上复合而成。其最佳组分含量(重量)范围为(胶结料按100％计)：钢渣40～70％，粉煤灰0～20％，硅酸盐水泥熟料0～25％， 石膏5～10％，矿渣15～30％，碱性激发剂外加，是胶结料为基准量的0.1～3％。 

所述的石膏通常为二水石膏，也可以加工成无水石膏使用，另外石膏还可以是它的工业废弃物替代品，如柠檬酸渣、脱硫石膏。 

所述磨细的粒度为比表面积大于3600cm²/g。 

所述的胶结料还可以为市售的32.5MPa标号的商品钢矿渣水泥，水泥中的钢渣含量优选应大于50％，比表面积大于3600cm²/g。 

所述高分子添加剂主要是一些水溶性聚合物的粉体或它们的乳液，优选的是PVA、EVA、羧甲基纤维素纳、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素、苯丙乳液、可再分散干胶粉的一种或几种的混合物。 

所述的高分子添加剂和混凝土中其它成分具有兼容性，在胶结料水化后的碱性环境中具有稳定性，在形成生态混凝土结构时具有流平、增粘、保湿和增强的作用。 

所述的微生物和培养基中，微生物主要是：芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌的菌群，菌群具有耐碱性；培养基主要是木屑、秸杆屑和纸屑任意一种或一种以上的混合物。 

在所述的微生物菌群中，针对水体污染特点和污染物状况，优选的菌群以下列某一特定的微生物为主，它的含量(重量)占总微生物量的30～60％，其余含量为剩余五种微生物。 

对于受亚硝酸盐污染为主的水体，优选微生物菌群中的主要细菌为硝化细菌，它们能将对水生物毒性较强的氨和亚硝酸盐氧化成对水生物无害的硝酸盐，从而起到净化水质的作用。 

对于生物排泄物、残体污染为主的水体，优选微生物菌群中的主要细菌为牙孢杆菌，它们能在水中分泌丰富的纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等胞外酶系，使得上述污染物矿化成单细胞藻类所需要的无机养分，减少了有机物在水体中的堆积及其耗氧，有效保证了水体生态中有机物氧化、氨化、硝化、反硝化的正常循环。 

对于硫化氢污染为主的水体，优选微生物菌群中的主要细菌为光合细菌，它们在厌氧光照的条件下进行光合作用，以硫化氢或小分子 有机体为氢源，以小分子有机体为碳源，以氨基酸等作为氮源，从而能迅速消除硫化氢、氨氮、有机酸等有害物质。 

对于氨氮较多的养殖等水体，优选微生物菌群中的主要细菌为放线菌，它们能够降解水体中的氨氮，增加水体中的溶氧量，稳定水体中的pH值。 

对于含糖类较多的水体，优选微生物菌群中的主要细菌为酵母菌，它们能够有效分解溶解于水中的糖，起到迅速降低水中生物耗氧量的作用，同时在水体中繁殖出来的酵母菌又可被生活在水体中的鱼虾作为饲料蛋白加以利用。 

对于受腐败有机体污染的水体，优选微生物菌群中的主要细菌为乳酸菌，它们能够抑制腐败菌的繁殖，和消解腐败菌产生的毒素，从而净化水体，改善水质。 

所述的微生物菌群中好氧菌和厌氧菌共存，能同时很好的抵抗高温、干燥、化学物质等不利因素，从而在各种环境下都能保持良好的净化状态。 

本发明钢渣生态混凝土的制备方法为：将集料、胶结料、高分子添加剂、水经过搅拌后，进行浇注成型，并在所成型结构内预留有空腔，硬化后成混凝土结构，混凝土结构中的空隙率在25％～40％之间，空隙的直径在0.01～5毫米之间，并在预留的空腔内填满培养基和微生物菌群的混合物，最后用砂浆封上空腔。这些空隙为四通八达的网络状通道，生态混凝土标号超过C15普通混凝土标号，为水体护岸、护坡、护底和能净化水体(尤其是被污染的水体)的钢渣生态混凝土。 

本发明钢渣生态混凝土制品的制备方法为：将集料、胶结料、高分子添加剂、水经过搅拌后，在模具中进行浇注成型，或在压砖机上进行加压成型，成为结构中留有空腔的混凝土预制块、砌块和砖，结构中的空隙率在25％～40％之间，空隙的直径在0.01～5毫米之间，硬化后在预留的空腔内填满培养基和菌群的混合物，并用砂浆封上空腔口，然后砌筑成为水体护岸、护坡的混凝土结构，或铺在水体的底部。 这些空隙为四通八达的网络状通道，生态混凝土砌块标号超过MU5混凝土砌块标号。 

本发明钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品硬化后，便可以直接具有净化污水的作用，一段时间后可使得被围护的被污染水体中的生态系统得到平衡，并且能显著减少水体中的污泥产生量。 

本发明一种钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品，可以大量使用钢渣、尾矿、粉煤灰等工业固体废物，多孔、易微生物生长繁殖，具有生态修复功能，其加工成本将远小于目前的生态混凝土。另外钢渣等工业渣的资源循环率可达到90％以上，在施工后的混凝土组成和结构中，钢渣的胶凝性能、净水性能和含尾矿的钢渣混凝土的生态修复功能得到了最大程度的发挥，用于各种污染程度水体的护坡、护岸、护底工程后，能显著改善被污染水体和受影响区域的水、土质量，减少水体中的污泥产生量，起到良好的生态修复功效。 

和现有技术相比，本发明一种钢渣生态混凝土、钢渣生态混凝土制品具有以下的积极效果： 

(1)因大量采用钢渣、尾矿工业废弃物，它能使生态混凝土的加工成本大幅度降低。 

(2)因为钢渣颗粒被加工成比表面积大于3600cm²/g的细颗粒，再加上生态混凝土所具有的多孔结构，使钢渣中的净水有效成分最大程度地暴露在水体中，即可以使钢渣本身所具有的净水功能得到最大程度的发挥，因此比目前简单使用钢渣粗颗粒作为净水材料的水处理效果更佳。 

(3)被培养在混凝土结构空腔中的微生物菌群，不受混凝土搅拌过程和硬化过程的化学反应影响，它们拥有温和的生长和生活环境。本发明的生态混凝土和目前直接将微生物搅拌入混凝土的微生物混凝土相比，微生物菌群具有更快的繁殖和生长速度，再加上通过混凝土结构中四通八达的多孔通道，它们对水体中污染物的生物降解和去害化作用更强，且能长时间持续发挥作用。 

(4)在本发明的内容中，巧妙地将钢渣的集料作用、胶凝作用、净水作用，以及生物降解作用最大化的集成为一体，再加上显著的资源循环所带来的低成本，这使得本发明的生态混凝土技术优于已有的生态混凝土技术。 

具体实施方式

以下通过具体实施方式进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可以通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内的改变均被本发明所包含。 

实施例1 

1)按照如下的方法制备混合微生物菌粉： 

以微生物活动较为频繁处的污泥或污水处理厂的活性污泥作为菌种的采集样本，然后通过已有的分离筛选技术，先定向分离出含有芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌的菌群，并选出它们之间的优势菌群，然后进行逐级耐碱性驯化，得到耐碱性的芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌等六类微生物，最后是混合发酵，发酵时针对要处理水体小分子有机物浓度过高的污染特点，以光合细菌作为主要细菌，将得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照光合细菌30份、硝化细菌20份、芽孢杆菌25份、放线菌15份、酵母菌5份、乳酸菌5份的重量配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌液，再通过冷冻干燥制成专门处理小分子有机物浓度过高水体的混合微生物菌粉。 

2)按照如下的方法制备混合微生物菌粉和培养基的混合浆液： 

取上述的混合微生物菌粉、培养基秸杆粉、水以1∶1∶2的重量比例进行配合，并搅拌1小时，制得混合微生物菌粉和培养基的混合浆料。 

3)按照如下的方法制备本发明钢渣生态混凝土： 

将集料、胶结料、高分子添加剂PVA、水等四部分进行搅拌混合，各组分含量(重量)范围为集料∶胶结料＝4∶1，水∶胶结料＝0.35， 高分子添加剂PVA的计量为外加，占胶结料量的1.5％，并事先溶解在水里。 

所用的集料为钢渣颗粒，其中粒级5～15毫米含量(重量)≥90％。 

所用的胶结料为钢渣、矿渣、52.5MPa的硅酸盐水泥熟料、二水石膏，外加入0.1％(以胶结料量为基准)的碱性激发剂，经混合磨细而成，比表面积为4000cm²/g，胶结料中钢渣为堆积半年左右的转炉热泼渣，碱度系数1.6，矿渣为粒化水淬高炉矿渣，碱性激发剂为KOH。各组分组成为：钢渣60％、矿渣15％、熟料20％、石膏5％，这种胶结料制备工艺命名为“粉磨前混合”。 

将上述钢渣集料、胶结料、PVA的水溶液经过搅拌后，按照普通混凝土的施工方法，注入水体区域周边的浇注模板所围成的空间内，并进行振实，同时在混凝土结构内预留有空腔，硬化后将上述的微生物菌群和培养基的混合浆液加入空腔，加入量为集料、胶结料合计量的0.1％(按干基重量计算)，并用水泥砂浆进行封口，成为了钢渣生态混凝土水体周边护岸墙，一周后脱模即具有净化水体的功能。半年后，水体由浑浊变清澈，有机小分子浓度得到控制。另外将浇注的混凝土取样制成150mm×150mm×150mm的混凝土标准试块，在水中养护28天后的标号达到C20混凝土的标号要求。 

实施例2 

制备微生物菌群、微生物菌群和培养基的混合浆料的方法基本同具体实施例1，所不同的是混合发酵时各菌群比例有所差别。发酵时针对要处理亚硝酸盐污染为主的水体污染特点，以硝化细菌作为主要细菌，将得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照硝化细菌45份、光合细菌15份、芽孢杆菌25份、放线菌5份、酵母菌5份、乳酸菌5份的重量配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌液，再通过冷冻干燥制成专门处理受亚硝酸盐污染水体的混合微生物菌粉。 

取上述的混合微生物菌粉、培养基木屑、水以1∶3∶2的重量比例进行配合，并搅拌1小时，制得混合微生物菌粉和培养基的混合浆料。 

按照如下的方法制备本发明钢渣生态混凝土制品： 

将集料、胶结料、高分子添加剂、水等四部分进行搅拌混合，高分子添加剂为羧甲基纤维钠粉末，各组分含量(重量)范围为集料∶胶结料＝3.5∶1，水∶胶结料＝0.25，羧甲基纤维钠粉末的计量为外加，占胶结料量基准的1％，并事先溶解在水里。 

所用的集料为铁矿尾矿颗粒，其中粒级5～15毫米含量(重量)≥90％。 

所用的胶结料为钢渣、矿渣、粉煤灰、52.5MPa的硅酸盐水泥熟料、石膏，外加入胶结料量1％的碱性激发剂NaOH，先分别磨细成比表面积为4200cm²/g左右的粉体，再按计量配比后进行混合而成，胶结料中钢渣为堆积半年左右的转炉热泼渣，碱度系数1.6，粉煤灰为低钙粉煤灰，矿渣为粒化水淬高炉矿渣。各组分组成为∶钢渣50％，矿渣18％，粉煤灰5％，硅酸盐水泥熟料20％，石膏7％，这种胶结料制备工艺命名为“粉磨后混合” 

将上述铁矿尾矿集料、胶结料、羧甲基纤维钠的水溶液经过搅拌后，按照普通混凝土砌块的加工方法，先加工成内有空腔的混凝土砌块，硬化后将上述的微生物菌群和培养基的混合浆料加入部分砌块的空腔，加入量为为集料、胶结料合计量的5％(按干基重量计算)，并用水泥砂浆进行封口，制备成本发明钢渣生态混凝土制品。 

将这些砌块和未加入混合浆料的砌块组合匹配后，铺砌在被污染水体四周或其经过通道两侧和底部，形成围护结构和护底结构，铺成后即可具有净化水体的功能，其中护底的砌块采用表面有防阻塞层的砌块。半年后，水体由浑浊变清澈，亚硝酸盐污染得到控制，并且水体底部没有污泥产生。经检测这些砌块的28天龄期强度达到了Mu10普通混凝土砌块的要求。 

实施例3 

针对要处理氨氮较多的养殖水体污染特点，以放线菌作为主要细菌，将得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照放线菌35份、光合细菌15份、芽孢杆菌20份、硝化细菌20份、酵母菌5份、乳酸菌5份的重量配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌液，再通过冷冻干燥制成专门处理氨氮较多的养殖水体污染的混合微生物菌粉。 

取上述的混合微生物菌粉、培养基纸屑、水以1∶5∶3的重量比例进行配合，并搅拌1小时，制得混合微生物菌粉和培养基的混合浆料。 

按照如下的方法制备钢渣生态混凝土制品： 

将集料、胶结料、高分子添加剂、水等四部分进行搅拌混合，高分子添加剂为聚丙烯酰胺，各组分含量(重量)范围为集料∶胶结料＝4∶1，水∶胶结料＝0.4，聚丙烯酰胺的计量为外加，占胶结料量的2％。 

胶结料制备工艺为“粉磨前混合”。 

将上述铁矿尾矿集料、胶结料、聚丙烯酰胺、水、经过搅拌后，按照普通混凝土砌块的加工方法，先加工成内有空腔的混凝土砌块，硬化后将上述的微生物菌群和培养基的混合浆料加入部分砌块的空腔，加入量为为集料、胶结料合计量的1.5％(按干基重量计算)，先加入部分砌块，并用水泥砂浆进行封口，制备出钢渣生态混凝土制品。 

将这些砌块和未加入微生物菌群的砌块进行组合，铺砌在被污染水体四周、底部或其经过通道两侧，形成围护结构和护底结构，铺成后即可具有净化水体的功能。半年后，水体由浑浊变清澈，氨氮较多的养殖水体污染得到控制，鱼、虾、蟹等水体生物产量大增，并且水体底部仅有少量污泥产生。经检测这些砌块的28天龄期强度达到Mu15普通混凝土砌块的要求。 

实施例4 

针对生物排泄物、有机残体污染为主的水体，以牙孢杆菌作为主要细菌，将得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照牙孢杆菌40份、光合细菌15份、放线菌10份、硝化细菌15份、酵母菌10份、乳酸菌10份的重量配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌液，再通过冷冻干燥制成专门处理生物排泄物、有机残体污染为主的水体污染用混合微生物菌粉。 

取上述的混合微生物菌粉、培养基纸屑、水以1∶10∶5的重量比例进行配合，并搅拌1小时，制得混合微生物菌粉和培养基的混合浆料。 

按照如下的方法制备本发明钢渣生态混凝土： 

将集料、胶结料、高分子添加剂、水等四部分进行搅拌混合，高分子添加剂为EVA，各组分含量(重量)范围为集料∶胶结料＝5∶1，水∶胶结料＝0.3，EVA的计量为外加，占胶结料量的2.5％。 

胶结料制备工艺为“粉磨前混合”。 

将上述铁矿尾矿集料、胶结料、EVA、水经过搅拌后，按照普通混凝土的加工和施工方法，注入水体区域周边的浇注岸墙用模板所围成的空间内，并进行振实，同时在混凝土结构内预留有空腔，硬化后将上述的微生物菌群和培养基的混合浆料加入空腔，加入量为为集料、胶结料合计量的1.5％(按干基重量计算)，并用水泥砂浆进行封口，成为了水体周边的钢渣生态混凝土护岸墙，一周后脱模即具有净化水体的功能。3个月后，水体渐渐由浑浊变清澈，水体的生物排泄物、有机残体污染得到根治，水体中溶氧量增加。另外将浇注的混凝土取样，制成150mm×150mm×150mm的混凝土标准试块，在水中养护28天后，标号达到了C25混凝土的标号要求。 

实施例5 

针对受腐败有机体污染为主的水体，以乳酸菌作为主要细菌，将得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照乳酸菌30份、光合细菌20份、放线菌10份、硝化细菌15份、酵母菌5份、牙孢杆菌20份的重量配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵 制得混合微生物菌液，再通过冷冻干燥制成专门处理受腐败有机体污染为主水体的混合微生物菌粉。 

取上述的混合微生物菌粉、培养基纸屑和木屑、水以1∶2.5∶2.5的重量比例进行配合，并搅拌1小时，制得混合微生物菌粉和培养基的混合浆料。 

按照如下的方法制备本发明钢渣生态混凝土： 

将集料、胶结料、高分子添加剂、水等四部分进行搅拌混合，高分子添加剂为可再分散干胶粉，各组分含量(重量)范围为集料∶胶结料＝4.5∶1，水∶胶结料＝0.45，可再分散干胶粉的计量为外加，占胶结料量的2.5％。 

胶结料制备工艺为“粉磨后混合”。 

将上述铁矿尾矿集料、胶结料、可再分散干胶粉、水、经过搅拌后，按照普通混凝土的加工和施工方法，注入水体区域周边的岸墙体浇注模板所形成的空间内，并进行振实，同时在混凝土结构内预留有空腔，硬化后将上述的微生物菌群和培养基的混合浆液加入空腔，加入量为为集料、胶结料合计量的2％(按干基重量计算)，并用水泥砂浆进行封口，成为了钢渣生态混凝土水体周边护岸墙，一周后脱模即具有净化水体的功能。3个月后，水体渐渐由浑浊变清澈，水体受腐败有机体污染的状况得到根治，水体中溶氧量增加。另外将浇注的混凝土取样制150mm×150mm×150mm的混凝土标准试块。在水中养护28天后，标号达到了C20混凝土的标号要求。 

实施例6 

针对糖类污染为主的水体，以酵母菌作为主要细菌，将得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照酵母菌30份、光合细菌15份、放线菌10份、硝化细菌15份、乳酸菌5份、牙孢杆菌25份的重量配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌液，再通过冷冻干燥制成专门处理糖类污染为主的混合微生物菌粉。 

取上述的混合微生物菌粉、培养基木屑、水以1∶2.5∶5的重量比例进行配合，并搅拌1小时，制得混合微生物菌粉和培养基的混合浆料。 

按照如下的方法制备钢渣生态混凝土： 

将集料、胶结料、高分子添加剂、水等四部分进行搅拌混合，高分子添加剂为改性聚丙烯酸树脂，各组分含量(重量)范围为集料∶胶结料＝3.8∶1，水∶胶结料＝0.6，改性聚丙烯酸树脂乳液的计量为外加，乳液的固含量50％，高分子添加剂占胶结料量基准的5％。 

胶结料制备工艺为“粉磨后混合” 

将上述铁矿尾矿集料、胶结料、改性聚丙烯酸树脂乳液、水、经过搅拌后，按照普通混凝土的加工和施工方法，注入水体区域周边的岸墙体浇注模板所围成的空间内，以及水体底部护底浇注模板所围成的空间内，并进行振实，同时在混凝土结构内预留有空腔，硬化后将上述的微生物菌群和培养基的混合浆液加入空腔，加入量为为集料、胶结料合计量的0.5％(按干基重量计算)，并用水泥砂浆进行封口，成为了钢渣生态混凝土水体周边护岸墙和护底层，一周脱模后，砂浆层硬化后即具有净化水体的功能。3个月后，水体渐渐由浑浊变清澈，水体受糖类严重污染的状况得到根治，水体中溶氧量增加，污泥量显著减少，水体中开始有鱼虾出现。另外将浇注的混凝土取样150mm×150mm×150mm的混凝土标准试块。在水中养护28天后的标号达到C20混凝土的标号要求。 

实施例7 

针对通常各类污染成分均较为突出的被污染水体，将得到的六类微生物分别进行一级种子培养和二级增殖培养后，按照乳酸菌10份、光合细菌15份、放线菌15份、硝化细菌30份、酵母菌5份、牙孢杆菌25份的重量配比将它们加入到混合发酵罐中，发酵制得混合微生物菌液，再通过冷冻干燥制成专门处理上述污染水体的混合微生物菌粉。 

取上述的混合微生物菌粉、培养基纸屑、水以1∶3∶5的重量比例进行配合，并搅拌1小时，制得混合微生物菌粉和培养基的混合浆料。 

按照如下的方法制备钢渣生态混凝土： 

将集料、胶结料、高分子添加剂、水等四部分进行搅拌混合，高分子添加剂为羟乙基纤维素(HEC)，各组分含量(重量)范围为集料∶胶结料＝3∶1，水∶胶结料＝0.4，羟乙基纤维素的计量为外加，占胶结料量为基准的0.5％。 

胶结料制备工艺为“粉磨前混合”。 

将上述铁矿尾矿集料、胶结料、HEC、水、经过搅拌后，按照普通混凝土的加工和施工方法，注入水体区域周边的岸墙体浇注用模板所围成的空间内，并进行振实，同时在混凝土结构内预留有空腔，硬化后将上述的微生物菌群和培养基的混合浆液加入空腔，加入量为为集料、胶结料合计量的1％(按干基重量计算)，并用水泥砂浆进行封口，成为了水体周边的钢渣生态混凝土护岸墙，一周后即具有净化水体的功能。3个月后，水体渐渐由浑浊变清澈，水体受严重污染的状况得到根治，水体中溶氧量增加，污泥量显著减少，水体中开始有鱼虾出现。另外将浇注的混凝土取样制成150mm×150mm×150mm的混凝土标准试块。在水中养护28天后的标号达到C25混凝土的标号要求，砌块的标号达到了MU15标准要求。 

实施例3-7与实施例1或2及本发明内容中介绍的工艺步骤基本相同，其组分和重量(％)如表1(表中所列的矿渣为粒化水淬高炉矿渣，尾矿为铁矿尾矿，石膏可以是二水石膏、脱硫石膏和柠檬酸渣)，NaSiO₃.nH₂O(水玻璃)的模数为1，实施例7中的钢矿渣水泥为32.5MPa标号的商品钢矿渣水泥。 

表1列示了钢渣生态混凝土、钢渣钢渣生态混凝土的组分与重量(％)。 

Claims (1)

1.一种钢渣生态混凝土制品的制备方法，其特征在于各组分以干基重量计的重量配比、添加量范围为： 

1)集料∶胶结料＝3～5∶1； 

2)水∶胶结料＝0.25～0.65； 

3)微生物和培养基为外加，微生物和培养基的配比为1∶1～1∶10，微生物和培养基的合计加入量为集料、胶结料合计量的0.1～5％； 

4)高分子添加剂加入量占物料中胶结料基准量的0.5～3％； 

所述的集料为钢渣或尾矿，其中粒级5～15毫米的含量≥90％； 

所述的胶结料为钢渣、矿渣、粉煤灰、硅酸盐水泥熟料、石膏，再加入少量的碱性激发剂经混合磨细或分别磨细后再混合而成，磨细的粒度为比表面积大于3600cm²/g，其组分以胶结料按100％计的含量范围为：钢渣40～70％，粉煤灰0～20％，硅酸盐水泥熟料0～25％，石膏5～10％，矿渣15～30％，碱性激发剂外加，是胶结料为基准量的0.1～3％； 

钢渣为堆积半年以上的中、高钙转炉渣，粉煤灰为火力发电的燃烧系统电除尘装置所回收的粉尘废弃物，矿渣为粒化水淬高炉矿渣，碱性激发剂为KOH、NaOH、Ca(OH)₂、NaSiO₃· nH₂O、CaCl₂中的一种或一种以上复合而成，石膏为二水石膏或无水石膏； 

所述的高分子添加剂是PVA、EVA、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素、苯丙乳液、可再分散干胶粉的一种或几种的混合物； 

所述的微生物是包含芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌的菌群，所述的培养基是木屑、秸杆屑和纸屑任意一种或一种以上的混合物； 

将集料、胶结料、高分子添加剂、水经过搅拌后，在模具中进行浇注成型，或在压砖机上进行加压成型，成为结构中留有空腔的混凝土预制块、砌块和砖，结构中的空隙率在25％～40％之间，空隙的直径 在0.01～5毫米之间，硬化后在预留的空腔内填满培养基和菌群的混合物，并用砂浆封上空腔口。