公路工程利用鋰渣技術規(guī)范 第一部分：路基工程-編制說明

一、工作簡況（一）任務來源2023年4月6日，江西省市場監(jiān)督管理局辦公室印發(fā)贛市監(jiān)標函〔2023〕3號文件《江西省市場監(jiān)督管理局關于下達2023年第一批江西省地方標準制修訂計劃的通知》，批準制定《公路工程利用鋰渣技術規(guī)范第一部分：路基工程》（計劃編號DB36-2023-1-30）地方標準。（二）標準制定必要性隨著以鋰電池為代表的新型儲能產(chǎn)業(yè)強勢崛起，鋰資源已成為全球各國關注的戰(zhàn)略性資源。江西省是鋰礦大省，擁有世界上最大的鋰云母礦，約占全國鋰儲量的30％以上，居世界第一。然而，碳酸鋰提煉工藝所產(chǎn)生的鋰渣數(shù)量極大，根據(jù)宜春市工商局調(diào)研結果顯示，全市鋰渣年產(chǎn)生量約為300萬噸，平均每生產(chǎn)1噸碳酸鋰產(chǎn)生25噸鋰渣，產(chǎn)渣比高達96%以上。隨著宜春時代、江西國軒碳酸鋰等項目達產(chǎn)，預計到2025年宜春市鋰渣年產(chǎn)生量將達到1250萬噸。然而，目前宜春市針對鋰渣的資源化處理能力僅為90萬噸，鋰渣的大量堆積會造成土地資源浪費、引發(fā)環(huán)境污染，已成為當?shù)劁囐Y源發(fā)展的掣肘大礙，如何合理處置利用鋰渣是全省十四五產(chǎn)業(yè)升級所面臨的重要技術難關。國內(nèi)外針對鋰渣的利用方式主要集中于水泥、混凝土、燒結磚等建材制造領域，但由于建材生產(chǎn)工藝水平參差不齊，且生產(chǎn)能耗過高，不符合我國低碳、環(huán)保的長期發(fā)展理念，因此鋰渣利用率不高。近年來，我國每年公路建設消耗砂石骨料超100億噸，如能因地制宜的利用鋰渣替代部分建筑材料，不僅能緩解當?shù)亟ú木o缺、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，更能促進鋰渣實現(xiàn)綠色、高效、高質(zhì)、高值、規(guī)?；?，節(jié)能降碳效益顯著。目前，在交通行業(yè)中鋰渣的利用標準缺失，限制了鋰渣路基的大規(guī)模應用，對鋰渣的資源化利用支撐能力不足。因此，為進一步貫徹落實《國家標準化發(fā)展綱要》、《交通運輸標準化“十四五”發(fā)展規(guī)劃》、《關于推進交通強省建設的意見》等重大文件精神，推進綠色交通、集約循環(huán)發(fā)展，加快交通強省建設，確保如期實現(xiàn)碳達峰、碳綜合目標，《宜春市人民政府專題會議紀要》要求宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心開展鋰渣在道路資源化利用方面的應用研究，并出臺相關標準文件。（三）標準制定可行性為提升標準編制質(zhì)量，宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心聯(lián)合交通運輸部科學研究院、長沙理工大學、同濟大學等技術機構組建研發(fā)團隊，多次深入調(diào)研宜春境內(nèi)的南氏鋰業(yè)、永興新能源、飛宇新能源等企業(yè)，對各企業(yè)所產(chǎn)鋰渣進行現(xiàn)場取樣，用于開展室內(nèi)鋰渣物化性質(zhì)試驗和改良鋰渣配合比試驗，分析論證了鋰渣的路用性能。具體試驗結果見附件所示。以室內(nèi)試驗結果為支撐，研發(fā)團隊選取宜豐縣公路再生基地、宜春市經(jīng)開區(qū)交建公司廠區(qū)道路、宜春市經(jīng)開區(qū)宜創(chuàng)路南延伸項目作為試驗路段，編制了專項施工技術方案，采取一系列物理處置和化學改良措施實現(xiàn)了鋰渣路基的填筑應用，累計消納鋰渣20萬噸。之后，對鋰渣路基的壓實度、彎沉、承載力等指標進行檢測，鋰渣路基的各項技術指標均符合《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準第一冊土建工程》（JTGF801—2017）要求。同時，在現(xiàn)場路段選取點位布設環(huán)境監(jiān)測元器件，跟蹤監(jiān)測分析鋰渣路基周邊土體、水質(zhì)環(huán)境影響，當前監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示試驗路段各項監(jiān)測指標均滿足《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標準》（GB18599-2020）的要求。由此可見，鋰渣在道路工程建設領域中的應用前景廣闊，且經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益顯著。（四）主要工作過程1、成立地方標準起草工作組：2022年10月，宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心提出本標準制定需求，之后宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心聯(lián)合交通運輸部科學研究院、同濟大學、長沙理工大學、江西省宜春公路建設集團有限公司、江西宜春市政交通建設有限公司、宜春公路勘察設計院、江西贛通工程檢測咨詢有限公司、宜春時代新能源科技有限公司、江西永興特鋼新能源科技有限公司等單位成立標準起草組，共同承擔本標準的主要起草任務。2、資料搜集：起草組積極開展資料搜集工作，在全國標準信息公共服務平臺檢索到國家、行業(yè)及地方標準20余項，涉及公路、環(huán)境、建材及固廢材料等多個領域，這些標準為本標準的編制提供了指導借鑒。3、形成標準草稿：2022年11月下旬，宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心正式啟動標準研制工作。起草組在充分掌握行業(yè)技術現(xiàn)狀及本項技術特點后，參照國家現(xiàn)行技術標準和《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》（GB/T1.1—2020）的有關要求下編寫形成標準草稿，并向江西省交通運輸廳提交立項申請。4、標準立項稿：2022年12月底，江西省交通運輸廳向省市場監(jiān)督管理局提交了《公路工程利用鋰渣技術規(guī)范第一部分：路基工程》等7項地方標準的立項申請，期間起草組內(nèi)部充分討論并完善了標準草稿內(nèi)容，形成標準立項申請稿。2023年1月，起草組在江西省標準化業(yè)務管理平臺完成了地方標準的立項材料申報。2023年2月中旬，起草組參加了江西省標準技術審評中心組織標準立項答辯會。5、社會公示稿：起草組在參加完立項專家評審會后，根據(jù)專家意見，于2023年3月～4月組織人員對標準草案進行了討論修改，完成了社會公示征求意見稿，并提交至江西省標準化業(yè)務管理平臺進行社會公示。二、編制原則及技術依據(jù)（一）編制原則1.本標準與有關法律法規(guī)一致，與現(xiàn)行有效標準相協(xié)調(diào)，符合綠色可持續(xù)發(fā)展需求。2.本標準的編寫格式符合GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫》的要求。3.本標準的技術條款內(nèi)容遵循協(xié)商一致、共同使用、重復使用的原則。（二）技術依據(jù)鋰渣中SiO2和Al2O3含量較高，具有一定的強度、吸附性和潛在膠凝性，可起到類似火山灰膠凝材的作用效果，為論證鋰渣用作道路工程材料的可行性，研發(fā)團隊開展了以下研究工作。1）建立鋰渣特性體系系統(tǒng)測試鋰渣物理特性（密度、細度、顆粒級配等）、化學性質(zhì)（礦物組成、化學組成等）、微力學效應和微細觀特性，建立鋰渣物理-化學-力學-微觀特性體系，為本標準中鋰渣材料指標的制定提供依據(jù)。

鋰渣特性試驗結果表明，鋰渣顆粒細微，粒徑小于1.2mm占比超過60%，比表面積500-600m2/kg；鋰渣化學組成以SiO2和Al2O3為主，二者含量之和達到60%左右。2）揭示鋰渣激發(fā)-配伍-水化-超標物穩(wěn)定作用機理通過對鋰渣激發(fā)材料、相互配伍性進行試驗研究，分析揭示其水化過程、水化產(chǎn)物、水化作用機理等。同時對鋰渣混合料超標離子穩(wěn)定情況、滲濾規(guī)律及穩(wěn)定機制進行研究，得出激發(fā)作用-配伍機制-水化機理-超標物穩(wěn)定四者之間的內(nèi)在耦合關系，為制定本標準中鋰渣路基技術指標、施工驗收質(zhì)量標準等提供依據(jù)。

鋰渣室內(nèi)配合比試驗結果表明，激發(fā)劑激發(fā)鋰渣凈漿7d強度可達3MPa以上，28d強度可達6MPa以上。純鋰渣經(jīng)98次擊實后成型的試件CBR值可達90%以上，遠超《公路路基設計規(guī)范》（JTGD30-2015）中對高速公路路基填料的要求（≥8%）。用鋰渣代替部分水泥進行膠砂強度性能試驗，當替代率為20%時，31d抗壓強度達30.9MPa，抗折強度可達6.7MPa。固態(tài)鋰渣中氟和鉈元素含量分別為52000mg/kg和15.6mg/kg，水溶浸出液中氟化物浸出量為0.028mg/L，鉈含量為0.0015mg/L，分別占固態(tài)元素的0.538×10-4%和0.096%，本鋰渣樣品浸出液的檢測結果符合《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標準》（GB18599-2020）的要求。3）開發(fā)鋰渣路基填筑關鍵技術工藝針對公路工程不同土質(zhì)和地質(zhì)狀況，開展相應力學性能和耐久性能試驗，提出經(jīng)濟適用的鋰渣路基應用配合比及設計方案。依托具體工程，設計鋰渣填筑路基技術方案、監(jiān)測方案，鋪筑試驗路段，布設智能監(jiān)測元器件，監(jiān)測分析路用效果。系統(tǒng)總結以上現(xiàn)場應用配比、方案、工藝、效果，提出鋰渣路基填筑的關鍵技術工藝，為本標準施工方法、施工工藝、施工注意事項、施工質(zhì)量管理及檢驗等部分的編寫提供支撐。

現(xiàn)場應用試驗結果表明，鋰渣路基壓實度、彎沉、承載比等參數(shù)完全滿足《公路路基設計規(guī)范》（JTGD30-2015）、《公路路基施工技術規(guī)范》(JTG/T3610-2019)等相關規(guī)范的要求。根據(jù)試驗結果提出了鋰渣路基填筑施工的工藝流程、注意事項和質(zhì)量控制標準。

4）鋰渣路基工程應用環(huán)境影響綜合監(jiān)測評價在鋰渣路基填筑現(xiàn)場試驗過程中，布設智能土壤墑情儀、智能電阻-鹽離子儀、重金屬快速檢測儀等環(huán)境監(jiān)測元器件，監(jiān)測鋰渣路基中超標物的滲濾規(guī)律，分析揭示鋰渣路基中超標物穩(wěn)定機理，制定相應控制指標。對試驗路和常規(guī)道路的全壽命周期碳排放量進行計算，分析鋰渣路基填筑的碳減排效益；基于監(jiān)測和計算結果，對鋰渣路基應用的環(huán)境影響進行綜合評價，為本標準制定鋰渣等材料技術指標、施工現(xiàn)場環(huán)保措施和施工質(zhì)量控制標準提供依據(jù)。當前監(jiān)測結果顯示，試驗路段各項監(jiān)測指標均滿足《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標準》（GB18599-2020）的要求。

本文件規(guī)范性引用文件包括：GB3838地表水環(huán)境質(zhì)量標準GB5085.3危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別GB6566建筑材料放射性核素限量GB/T14204水質(zhì)烷基汞的測定氣相色譜法GB/T15555.4固體廢物六價鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法GB/T15555.12固體廢物腐蝕性測定玻璃電極法GB/T17642土工合成材料非織造布復合土工膜GB18599一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標準GB36600土壤環(huán)境質(zhì)量建設用地土壤污染風險管控標準JTGD30公路路基設計規(guī)范JTG/T3610公路路基施工技術規(guī)范JTGF80/1公路工程質(zhì)量檢驗評定標準第一冊土建工程JTG3430公路土工試驗規(guī)程SL/T231聚乙烯（PE）土工膜防滲工程技術規(guī)范NY/T1121.16土壤檢測第16部分：土壤水溶性鹽總量的測定三、主要內(nèi)容本標準條款分為“范圍”、“規(guī)范性引用文件”、“術語和定義”、“基本要求”、“鋰渣路基設計”、“鋰渣路基施工”“鋰渣路基質(zhì)量管理及檢驗”和“鋰渣路基環(huán)保要求”8個章節(jié)。1.范圍本文件規(guī)定了公路路基工程利用鋰渣技術的基本要求及設計、施工和環(huán)保要求。本文件適用于各級新建和改擴建公路中的鋰渣路基工程。本規(guī)程未涉及的條款，應按現(xiàn)行國家及行業(yè)有關規(guī)范、規(guī)程執(zhí)行。2.規(guī)范性引用文件本部分介紹了文件編寫過程中引用的國家、行業(yè)標準。3.術語和定義本部分重點提煉出了4個術語，明確了鋰渣、改性鋰渣、鋰渣路基和環(huán)境背景值的定義。4.基本要求本部分列舉了9條鋰渣路基的基本要求，明確了鋰渣路基設計和施工過程的基本規(guī)定，指出鋰渣路基應秉承資源節(jié)約、綠色發(fā)展原則。5.鋰渣路基設計本部分規(guī)定了鋰渣路基設計的一般規(guī)定、鋰渣及改性鋰渣設計要求、橫斷面設計要求、壓實標準、承載比和粒徑要求。6.鋰渣路基施工本部分規(guī)定了鋰渣路基施工工藝流程、鋪設碎石（砂礫）隔離層及土質(zhì)下封層、包邊土施工、防滲土工膜施工、鋰渣儲運、改性鋰渣拌合、鋰渣鋪筑、鋰渣壓實、上封層施工、施工現(xiàn)場環(huán)境保護、冬季和雨季施工。7.鋰渣路基質(zhì)量管理及檢驗本部包含鋰渣路基質(zhì)量管理及檢驗的一般規(guī)定、材料試驗、防滲土工膜實測項目檢驗、中間檢驗、竣工檢驗要求。8.鋰渣路基環(huán)保要求本部分包含鋰渣路基環(huán)保要求的一般規(guī)定、鋰渣測試指標限值及分析方法。四、標準實施預期效益1）填補鋰渣公路工程應用標準空白，促進鋰渣公路工程應用標準化、規(guī)范化；

2）實現(xiàn)鋰渣資源化利用率提高20%以上，降低鋰渣堆存填埋對水體、土壤等環(huán)境的影響；

3）節(jié)省公路工程建設成本15%-40%，降低鋰渣本身堆存、填埋等處置費用；

4）降低公路建設過程中砂石料開采、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的碳排放量20%以上。

五、采用國際、國內(nèi)先進標準的程度在全國標準化信息公共服務平臺僅可檢索到1項鋰渣相關標準：《用于水泥和混凝土中的鋰渣粉》(YB/T4230-2010)，本標準在所屬行業(yè)、技術領域、應用范圍、主要內(nèi)容和技術要求等方面與上述項標準完全不同，詳細對比情況如下表所示。表1國內(nèi)現(xiàn)行標準與本標準對照表標準類型標準名稱標準狀態(tài)應用范圍主要內(nèi)容冶金行業(yè)標準《用于水泥和混凝土中的鋰渣粉》現(xiàn)行適用于水泥和混凝土中的鋰渣粉規(guī)定了用于水泥混凝土中的鋰渣粉的術語和定義、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標志、運輸和儲存江西省地方標準《公路工程利用鋰渣技術規(guī)范第一部分：路基工程》申請立項（本標準）適用于各級新建和改擴建公路中的鋰渣路基工程。鋰渣路基填筑技術的術語和定義、一般規(guī)定、技術指標、施工指南、質(zhì)量標準和檢查驗收除此之外，目前國家、行業(yè)或地方均未出現(xiàn)公路路基工程利用鋰渣的相關標準，江西省在全國率先制定該項技術標準，可填補行業(yè)空白，引領江西交通事業(yè)的發(fā)展。六、本標準與現(xiàn)行法律法規(guī)和強制性標準的關系本標準與現(xiàn)行法律法規(guī)和強制性標準保持一致。七、貫徹標準的要求和措施建議貫徹本標準需確定適于路基填筑應用的鋰渣材料和技術指標，制定鋰渣路基填筑的施工工藝