CN1609349A - 矿渣透水混凝土护坡及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用矿渣作为护坡的主要原材料制成的既能保护堤防，又对环境不造成破坏的非致密型矿渣透水混凝土护坡，主要由混凝土粗骨料和胶凝材料组成，其特征是：所述的混凝土粗骨料为矿渣和/或煤渣；所述的胶凝材料主要由水泥、矿渣粉灰及高效减水剂混合而成。本发明还公开了上述混凝土护坡的制备方法，它充分利用工业废弃材料，变废为宝，既可减少废渣对环境的污染，又能代替石子的使用，减少开山获取石子对环境的巨大破坏。

Description

矿渣透水混凝土护坡及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水利工程中大量使用的混凝土护坡及其制备方法，尤其是一种矿渣透水混凝土护坡及其制备方法。

背景技术

新中国成立以来，水利事业在防汛抗旱、水利工程建设、农村水利、水土保持和水资源的统一调度等造福人类方面做出了巨大的贡献。特别是1998年的全国性的大洪水后，在全国掀起了新一轮水利建设高潮，其中很多工程涉及河道、湖泊等堤防工程的护坡，国家为此投入了巨额资金，使主要江堤、河堤、湖泊水库大堤以及海堤抵御自然灾害的能力大大加强。但是，由于认识不足，在造福人类的同时，也带来了巨大的生态灾难。因为现有的堤防工程所砌筑的护坡均为致密型的由石子、黄砂和水泥组成的混凝土护坡，它将水体与堤岸完全封闭，阻断了水体和堤岸土壤之间固有的物质和能量交换，而且还破坏了自然植被生长所必需的空间和生态环境，生物多样性急剧下降，生态系统变得十分脆弱，丧失对外部负荷的抗冲击能力。河道的自净能力大大降低，污染物一旦流入即造成严重污染，这与我们提倡的人与自然和谐相处的生活理念相违背的。

目前在国外已经认识到这个问题的严重性，美国、西欧、日本等发达国家已经不容许传统的致密型护坡。我国的环保工作者也多方呼吁，但还没有引起足够的重视。但是没有护坡的河道在水流作用下又极易坍塌，特别在汛期，更是险象环生，严重威胁着人民的生命财产安全。为解决这个问题，国外已大量使用一种能透水长草的混凝土，即保证了堤防的安全，又不影响生态保护。这种混凝土由石子、水泥和一些添加剂组成，不含传统混凝土大量使用的黄砂。近两年，我国的部分地区也根据国外的经验做过类似的尝试，取得了一定的效果，但由于其成本等问题，一直难以大面积推广。

同时，我国又是世界上的冶炼大国，也是煤炭的消费大国，每年产生大量的矿渣、煤渣等废物，给环境造成极大的污染，近年来，也有些地方变废为宝，用矿渣生产免烧建筑用砖，但由于种种原因也没能大规模推广。另外在水泥工业中利用冷萃技术并碾磨成超细粉掺入到水泥熟料中而生产出矿渣水泥。

而利用矿渣所固有的特性(如透水性好)将其用于作为河道护坡的主要材料，同时又可变废为宝的新型护坡尚未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用矿渣作为护坡的主要原材料制成的既能保护堤防，又对环境不造成破坏的非致密型矿渣透水混凝土护坡及其制备方法，它充分利用工业废弃材料，变废为宝，既可减少废渣对环境的污染，又能代替石子的使用，减少开山获取石子对环境的巨大破坏。

本发明的技术方案是：

一种矿渣透水混凝土护坡，主要由混凝土粗骨料和胶凝材料组成，其特征是：

c、所述的混凝土粗骨料为矿渣和/或煤渣；

d、所述的胶凝材料主要由水泥、矿渣粉灰及高效减水剂混合而成。

其中：

混凝土粗骨料和胶凝材料的重量比可为10∶2～5。

水泥、矿渣粉灰、高效减水剂的重量比可为：1000∶200～400∶12～14。

矿渣粉灰可为粉煤灰、细硅粉、粉状矿渣(如高炉炼钢的矿渣粉等)、或其组合。

所述的粉煤灰以采用I级粉煤灰为最佳。

本发明的制备方法主要包括下列步骤：

a、首先将作为混凝土粗骨料的矿渣和/或煤渣粉碎至10～80mm大小的颗粒备用；

b、按水泥∶矿渣粉灰∶高效减水剂＝1000∶200～400∶12～14的重量比并加水搅拌配制胶凝材料，所加水为水泥+矿渣粉灰+高效减水剂总重量的35～45％，得到胶凝材料；

c、取上述重量份为10份的混凝土粗骨料和重量份为2～5份的胶凝材料置入混凝土搅拌机中搅拌得到鲜混凝土；

d、将上述鲜混凝土或运至现场浇筑、或预制成砌块待其固化后运至现场砌筑。

本发明的有益效果：

1、发明开辟了一种新的堤防护坡途径，具有护堤、环保、低价等特点，具体表现在以下几个方面：①保护堤防，避免堤防坍塌等；②维持水体和岸坡土壤的物质交换；③可在其表面直接或覆土种植小草和各种小型植物，有利于生物的多样性；④使大量的工业废渣变废为宝，减轻环境压力；⑤节约了建筑材料--石子，减少了获取石子而大量开山给环境造成的破坏；⑥由于护坡上能生长植物，美化了环境；⑦由于矿渣代替石子，降低了工程造价。

2、原材料来源广泛，制造方法简单易行，无需专用设备即可生产出高质量的合格产品，可实现工业化大规模生产，也可作为冶炼企业、煤炭使用大户的新兴产业加以推广。

3、有利于环境保护和农、牧、渔业的可持续发展。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

首先把大块矿渣(也可为大块煤渣或部分大块矿渣、部分大块煤渣)加工成10～80mm大小的颗粒作为粗骨料，以代替传统混凝土中的石子；用水泥、I级粉煤灰(或磨细硅粉、矿渣粉)、高效减水剂(如：萘系高效减水剂)搅拌配制胶凝材料，其中I级粉煤灰约占水泥重量的20，高效减水剂约占水泥加粉煤灰重量的1％左右，水胶比控制在0.35之内(即所加水与胶凝材料的重量比)；矿渣和胶凝材料的配比可根据混凝土的强度标号和透水要求确定，一般胶凝材料(水泥+粉煤灰)为矿渣重量的20％；按以上比例把各种材料放入混凝土搅拌机中搅拌既生产出鲜混凝土；进行现场浇筑，成型护坡，也可预制成各种形状的砌块，进行砌筑；护坡成型硬化后可在表面覆土洒播草籽。

实施例二。

首先把大块矿渣(也可为大块煤渣或部分大块矿渣、部分大块煤渣)加工成10～80mm大小的颗粒作为粗骨料，以代替传统混凝土中的石子；用水泥、I级粉煤灰(或磨细硅粉、矿渣粉)、高效减水剂(如：萘系高效减水剂)搅拌配制胶凝材料，其中I级粉煤灰约占水泥重量的30％，高效减水剂约占水泥加粉煤灰重量的1％左右，水胶比控制在0.4之内(即所加水与胶凝材料的重量比)；矿渣和胶凝材料的配比可根据混凝土的强度标号和透水要求确定，一般胶凝材料(水泥+粉煤灰)为矿渣重量的35％；按以上比例把各种材料放入混凝土搅拌机中搅拌既生产出鲜混凝土；进行现场浇筑，成型护坡，也可预制成各种形状的砌块，进行砌筑；护坡成型硬化后可在表面覆土洒播草籽。

实施例三。

首先把大块矿渣(也可为大块煤渣或部分大块矿渣、部分大块煤渣)加工成10～80mm大小的颗粒作为粗骨料，以代替传统混凝土中的石子；用水泥、I级粉煤灰(或磨细硅粉、矿渣粉)、高效减水剂(如：萘系高效减水剂)搅拌配制胶凝材料，其中I级粉煤灰约占水泥重量的40％，高效减水剂约占水泥加粉煤灰重量的1％左右，水胶比控制在0.45之内(即所加水与胶凝材料的重量比)；矿渣和胶凝材料的配比可根据混凝土的强度标号和透水要求确定，一般胶凝材料(水泥+粉煤灰)为矿渣重量的50％；按以上比例把各种材料放入混凝土搅拌机中搅拌既生产出鲜混凝土；进行现场浇筑，成型护坡，也可预制成各种形状的砌块，进行砌筑；护坡成型硬化后可在表面覆土洒播草籽。

本发明的工作机理为：

由于本发明所制备的是多孔隙的透水混凝土，和致密混凝土的强度相比大打折扣，为此必须提高胶凝材料的强度和耐久性，以提高透水混凝土的整体强度，满足护坡要求。在混凝土中加入粉煤灰(或细硅粉、矿渣粉)、高效减水剂配成的低水胶比混凝土则可大大提高混凝土的强度和耐久性，完全能满足10～30MPa不同强度的护坡要求；另一方面，由于本发明的混凝土中的粗骨料由矿渣代替石子，矿渣本身的多孔性也增加了混凝土的孔隙率，使透水效果更理想。据测定这种矿渣透水混凝土的孔隙率在20％～35％之间，透水性系数为10～50mm/s；抗压强度一般在10-30MPa之间。这种混凝土由于内部连续孔隙的存在，具有透水性、透气性及类似土壤的呼吸功能，并能保证水分的正常蒸发和渗透，有利于水体和土壤的物质能量交换，为植物、微生物的生长提供了适宜的空间。

Claims (6)

1、一种矿渣透水混凝土护坡，主要由混凝土粗骨料和胶凝材料组成，其特征是：

a、所述的混凝土粗骨料为矿渣和/或煤渣；

b、所述的胶凝材料主要由水泥、矿渣粉灰及高效减水剂混合而成。

2、根据权利要求1所述的矿渣透水混凝土护坡，其特征是混凝土粗骨料和胶凝材料的重量比为10∶2～5。

3、根据权利要求1所述的矿渣透水混凝土护坡，其特征是水泥、矿渣粉灰、高效减水剂的重量比为：1000∶200～400∶12～14。

4、根据权利要求1或3所述的矿渣透水混凝土护坡，其特征是矿渣粉灰为粉煤灰、细硅粉、粉状矿渣、或其组合。

5、根据权利要求4所述的矿渣透水混凝土护坡，其特征是所述的粉煤灰为I级粉煤灰。

6、一种矿渣透水混凝土护坡制备方法，其特征是包括下列步骤：

a、首先将作为混凝土粗骨料的矿渣和/或煤渣粉碎至10～80mm大小的颗粒备用；

 b、按水泥∶矿渣粉灰∶高效减水剂＝1000∶200～400∶12～14的重量比并加水搅拌配制胶凝材料，所加水为水泥+矿渣粉灰+高效减水剂总重量的35～45％，得到胶凝材料；

 c、取上述重量份为10份的混凝土粗骨料和重量份为2～5份的胶凝材料置入混凝土搅拌机中搅拌得到鲜混凝土；

 d、将上述鲜混凝土或运至现场浇筑、或预制成砌块待其固化后运至现场砌筑。