编制说明《焚烧残余物资源化利用 飞灰陶粒轻质条板》

焚烧残余物资源化利用飞灰陶粒轻质条板编制说明一、任务来源本团体标准《焚烧残余物资源化利用飞灰陶粒轻质条板》，由中国建筑材料科学研究总院有限公司作为主编单位，上海大学、天津壹鸣环境科技股份有限公司、郑州玛纳房屋装备有限公司等为参编单位共同开展编制工作。二、标准制修订必要性、编制依据、编制原则2.1标准制定的必要性随着我国经济、社会不断发展，居民生活水平日益提高，产生的生活垃圾总量快速增长，2020年全国城市生活垃圾清运量达到了23511.7万吨，焚烧处理处置量以达到14607.6万吨，占比62.13%。生活垃圾焚烧发电因具有减量化明显、占用土地资源少及可实现能源化的优势，逐渐成为我国生活垃圾处置的主流方式。生活垃圾焚烧飞灰（以下简称飞灰）是生活垃圾焚烧烟气净化系统收集而得到的粉状物质，属于危险废物（编码为HW18）。目前我国对飞灰的处理方式主要是固化填埋，不仅占用大量土地，而且存在有毒物质渗出的风险。资源化利用是近年我国发展起来的新的处理方式，飞灰因具有较好的硅、铝比和适宜的钾、钠氧化物含量，在无害化处理后，可以再生利用为建材原料产品进行使用。飞灰再生资源化制备的陶粒轻骨料，不仅在高温下进一步分解固化了飞灰中的二噁英和重金属，而且替代了部分原材料。目前，我国针对飞灰再生利用开展了相关的研究和标准制定的工作，国家出台了行业标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134-2020)，天津市发布了《高温烧结处置生活垃圾焚烧飞灰制陶粒技术规范》(DB/T779-2018)，对于其他废物制备陶粒也发布了《污泥陶粒》(JC/T2621)，但是针对飞灰再生利用产品的不同应用途径尚缺乏产品性能及污染控制标准，如飞灰陶粒制备的轻质条板，急需制定相关标准规范，完善我国飞灰再生利用污染控制的技术标准体系，防止飞灰再生利用过程中发生环境污染。目前，美国、加拿大和除德国以外的欧盟国家主要采用“稳定化固化+填埋”的方式处置飞灰，德国的飞灰通过废弃岩盐矿储存，瑞士将飞灰中金属分离提取后再进行填埋。日本主要通过高温熔融处置飞灰，产生的熔渣用作混凝土骨料、路基材料等。针对飞灰资源化再生利用产品，只有日本制定了相关标准，标准JISA5031及JISA5032对飞灰熔融固化物作为混凝土骨料、路基材料的品质、测试方法、检查、标示及产品适用范围等做出了规定。国内也针对飞灰再生利用开展了相关的研究和标准制定的工作，国家出台了行业标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(HJ1134-2020)和《污泥陶粒》(JC/T2621)，制定了国家标准《固体废物玻璃化处理产物技术要求》，天津市发布了《高温烧结处置生活垃圾焚烧飞灰制陶粒技术规范》(DB/T779-2018)，但是针对飞灰再生利用产品的不同应用途径尚缺乏专业的产品品质及污染控制标准，急需规范飞灰再生利用产品应用的环境保护技术要求，开展标准飞灰陶粒再利用于轻质条板的制定，完善我国飞灰再生利用污染控制的技术标准体系，有效防止飞灰陶粒再生利用于轻质条板过程中发生的环境污染。随着《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》(试行)HJ1134-2020标准的颁布，合理的规范了飞灰污染控制的总体要求，包括收集、贮存、运输、处理和处置过程的污染控制技术要求，以及监测和环境管理要求。有利用进一步推进我国飞灰资源化利用的研发与应用。飞灰陶粒再利用于制备轻质条板在满足《建筑用轻质隔墙条板》GB/T23451、《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》JG/T169等基本性能的基础上，不仅节约了矿物原料，而且处理处置的飞灰，是对国家政策做出的积极响应，在我国积极实现“双碳”目标的背景下，将为优化区域经济结构、推动绿色循环低碳发展、加快生态文明建设做出重大贡献。2.2编制依据[1]GB/T17431.1轻集料及其试验方法第1部分：轻集料[2]GB/T30810水泥胶砂中可浸出重金属的测定方法[3]GB/T30760水泥窑协同处置固体废物技术规范[4]GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划[5]JG/T169建筑隔墙用轻质条板通用技术要求[6]JC/T2621污泥陶粒2.3编制原则（1）遵循标准编制先进性、科学性、一致性和可行性的原则。在编制的过程中，以国家法律法规、技术政策为依据，以标准化工作导则为指导，参照国内相关标准，在验证试验的基础上，采用成熟可靠的技术指标和试验方法，使本标准具有良好的可操作性。（2）遵循保护环境优先的原则。通过对焚烧残余物资源化利用飞灰陶粒轻质条板的规定，并结合国内相关标准制定可靠的产品品质及污染控制指标。通过制定和实施标准，促进环境效益、经济效益和社会效益的统一。三、相关标准概况3.1国际标准概况目前，对于焚烧残余物的资源化利用，美国、加拿大和除德国以外的欧盟国家主要采用“稳定化固化+填埋”的方式处置飞灰，德国的飞灰通过废弃岩盐矿储存，瑞士将飞灰中金属分离提取后再进行填埋。日本主要通过高温熔融处置飞灰，产生的熔渣用作混凝土骨料、路基材料等。日本针对飞灰资源化再生利用产品，制定了相关标准，（JISA5031及JISA5032）对飞灰熔融固化物作为混凝土骨料、路基材料的品质、测试方法、检查、标示及产品适用范围等做出了规定。表SEQ表\*ARABIC1国外飞灰管理体系国家主要法律法规主要处置策略资源化利用途径美国《资源保护与回收利用法》（RCRA）飞灰与底灰混合后送至单一填埋场填埋——日本《促进一般废弃物的熔融固化物的再生利用》、JISA5031、JISA5032处理前需固化稳定（熔融、水泥、化学药剂、分离萃取等），熔渣作为修路材料，水泥固化及稳定后送至填埋场填料、路堤填充料，混凝土与沥青骨料德国《废物地下充填条例》储存在地下矿井如岩盐矿——丹麦—飞灰出口或用专用袋贮存——法国《环境法典》利用水硬性粘结料固化，存放于特定填埋场——荷兰《环境管理法》储存于可控填埋场的专用袋中路基、路堤填充材料，混凝土与沥青骨料瑞士—底灰和飞灰经过金属分离提取后填埋，部分水泥固化后填埋或外输德国金属回收英国《危险废物管理策略》酸处理、固化稳定化后送至特定填埋场——3.2国内标准概况国内飞灰再生利用相关标准如表2所示：表SEQ表\*ARABIC2中国飞灰再生利用相关标准类型名称颁布日期实施日期国家标准《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》（GB30485-2013）2013.12.272014.3.1《水泥窑协同处置固体废物技术规范》（GB30760-2014）2014.6.92015.4.1《固体废物玻璃化处理产物技术要求》（GB/T41015-2021）2021.12.312022.7.1行业标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》（HJ1134-2020）2020.08.272020.08.27《污泥陶粒》（JC/T2621）2021.12.022022.04.01《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ662-2013）2013.12.272014.3.1地方标准《高温烧结处置生活垃圾焚烧飞灰制陶粒技术规范》（DB/T779-2018）2018.3.162018.4.16团体标准《固体废物资源化产品环境风险评价通用指南》（T/CACE031-2021）2021.7.192021.7.19企业标准《用于路基材料的固体废物烧结、熔融固化物集料》（Q/12YM0001-2017）2017.1.112017.1.11《用于路面砖原料的固体废物烧结、熔融固化物集料》（Q/12YM0002-2017）2017.1.112017.1.11水泥窑协同处置系列标准：水泥窑协同处置飞灰过程的污染控制应满足《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》（GB30485-2013）和《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ662-2013）的要求。水泥窑协同处置飞灰生产的熟料产品的重金属浸出浓度应满足《水泥窑协同处置固体废物技术规范》（GB30760-2014）的要求。国家标准《固体废物玻璃化产物技术要求》（GB/T41015-2021）：该标准规定了固体废物玻璃化处理的术语和定义、玻璃化处理产物的基本要求及其评价指标和方法等。适用于一般固体废物和危险废物进行玻璃化处理后产物的界定和产品质量的判定，不适用于放射性固体废物的处理。行业标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》HJ1134-2020：该标准为飞灰处理处置的专用技术规范，规定了飞灰在收集、贮存、运输、预处理、资源化和填埋过程中的污染控制及监测要求。地方标准《高温烧结处置生活垃圾焚烧飞灰制陶粒技术规范》（DB/T779-2018）：该标准规定了高温烧结处置生活垃圾焚烧飞灰制陶粒的处置设施技术、回转窑运行操作技术、污染物排放控制以及人员和制度方面的要求。产品环境安全性控制应符合相关标准要求。团体标准《固体废物资源化产品环境风险评价通用指南》（T/CACE031-2021）：，该标准拟通过对固废资源化产品的情景分类、风险识别、风险分析、风险表征等手段进行统一的规范，得出固废资源化产品较全面系统的环境风险评价体系。综上所述，国际上如日本已制定了一般固废（包括飞灰）再生利用产品的专业标准，我国虽在固废再生利用方面制定或颁布了相关技术导则和评价指南，但针对飞灰再生利用产品的不同应用途径尚缺乏专业的产品品质及污染控制标准，亟需规范飞灰再生利用产品应用的环境保护技术要求，开展飞灰再生利用产品标准的制定，完善我国飞灰再生利用污染控制的技术标准体系，以有效防范及管控飞灰再生利用过程中的环境影响。四、主要工作过程4.1筹备阶段中国建筑材料科学研究总院有限公司作为主编单位，积极的组织标准的编制工作。主要完成如下工作：1）初步调研。2020年01月开始承担国家重点研发计划课题《焚烧残余物解毒产物的资源化高值利用与风险评估关键技术》，针对焚烧残余物解毒产物中的飞灰陶粒进行调研，分析研究飞灰掺入后对陶粒的性能影响，以及飞灰陶粒制备的轻质条板的可行性，并了解到飞灰陶粒制备的轻质条板是市场所需，对照相关国内外飞灰资源化再生利用产品的相关法规和规范等信息，在编制过程中注意与相关国标与行业标准协调一致。2021年取自天津壹鸣环境科技股份有限公司的处置飞灰生产线上的飞灰陶粒，采用浇筑方式制备轻质条板。标准参编：在承担的4项国家部委级、7项市级飞灰等固废资源化科研课题研究成果基础上，结合国内调研的相关信息，主要起草编制了国家标准《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》（GB30485-2013）、《水泥窑协同处置固体废物技术规范》（GB/T30760-2014）、《水泥胶砂中可浸出重金属的测定方法》（GB/T30810-2014）、《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ662-2013），编制行业标准《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范》（HJ1134-2020）和行业标准《污泥陶粒》（JC/T2621），并作为主要编制单位发布了团体标准《烧结高温窑炉渣砖》（T/CSTM00202-2020）、《水泥原料替代用冶金飞灰提锌窑炉残渣》（T/CCAS016-2020）和《中型混凝土自保温砌块》(T/CUA05-2021)，储备了丰富的飞灰资源化处置相关标准法规核心资料及编制经验。2）征集参编单位，成立编制组。由于飞灰再生利用产品是在环保及建材利用这一特定领域应用的特殊的材料产品，因此编制组汇集了环境保护领域和建筑材料领域专家，专家来自中国环境科学研究院、上海大学等科研院所和高等院校，以及相关企业天津壹鸣环境科技股份有限公司、郑州玛纳房屋装备有限公司等。3）形成标准初稿。通过与主要参编单位的多次交流，初步明确了标准的主要内容、难点和重点；经过几易其稿，主编单位提出了中国材料与试验团体标准《飞灰陶粒再利用产品技术要求轻质条板》的初稿及标准编制说明。4.2编制阶段2022年1月20日，召开CSTMTC24团体标准立项论证会，论证意见论证委员会听取了标准编制单位关于标准立项论证报告及标准草案的介绍，经质询、讨论，论证委员会专家认为开题论证会资料完整，符合立项论证的要求，并一致同意通过该标准的立项论证，建议在编制过程中注意与相关国标与行业标准协调一致，并建议《飞灰陶粒再利用产品技术要求轻质条板》标准名称改为《焚烧残余物资源化利用飞灰陶粒轻质条板》。2022年4月21日，中国材料与试验团体标准委员会〔2022〕048号文件下达了关于CSTM标准《焚烧残余物资源化利用飞灰陶粒轻质条板》，批准CSTM标准《焚烧残余物资源化利用飞灰陶粒轻质条板》立项，该标准（中文版）立项编号为CSTLX032400916-2022，标准（英文版）立项编号为CSTMLX032400916—2022E，标准牵头单位为中国建筑材料科学研究总院有限公司。2022年12月，形成团体标准征求意见稿，广泛向各方征询意见。计划约一个月后，将意见汇总表和修改后的团体标准征求意见稿提交委员会，形成标准送审稿；2023年2月，组织专家成立审查组，召开审查会，对标准送审稿进行全面审查。根据审查意见，对标准送审稿进行修改，形成标准报批稿。2023年4月，标准报批稿提交全体委员投票表决；2023年6月，表决通过后，将标准报批材料上报建筑材料领域委员会。五、产品/技术/工程等现状调研5.1背景陶粒作为一种轻质骨料，因其轻质、多孔而具有自重轻、抗震、保温、隔声等优点，被广泛应用于建筑、环保、化工和园艺等行业[1]。我国目前生产陶粒的原料主要有页岩和黏土，但由于页岩尤其是黏土资源的限制及陶粒产品的需求量不断扩大，使得采用固体废弃物开发陶粒新产品成为了热点研究课题，如粉煤灰陶粒、污泥陶粒、垃圾陶粒等[2]。生活垃圾焚烧飞灰中的主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，将其用于陶粒生产，不仅为飞灰的综合利用提供了新途径，实现了飞灰的稳定化、资源化处理，同时也减少了陶粒制备工业对天然原料的需求，具有经济可行性。同时烧结工艺相比熔融能耗较低，避免了能源的浪费，不产生环境二次污染。混凝土小型空心砌块起源于美国，国外对新型材料砌块的研究日益深入，推动了如粉煤灰陶粒保温砌块、淤泥烧结砌块、高分子材料砌块等的研发和建材化利用[3]。我国建筑废弃物产生量巨大，早在2010的年产生量就高达为8亿t，主要以填埋和随意堆放为主。为了加强建筑垃圾的资源化利用，林丽娟等人用废弃混凝土、陶粒为粗骨料，复合硅酸盐水泥并掺加粉煤灰、高效减水剂制成的轻质自保温砌块的新型墙体材料，具有轻质、造价低、高耐久性、高耐火性、保温隔热等特点，可有效改善墙体保温性能，满足寒冷地区节能标准的要求[4]。李兆磊等人将陶粒、建筑垃圾作为粗骨料，将河砂作为细骨料，以粉煤灰代替部分水泥，制备陶粒混凝土空心砌块，用石膏与聚苯乙烯颗粒混合填充空心砌块的孔洞，制备得到建筑垃圾陶粒混凝土复合保温砌块，通过组分配比的优化，制备得到的建筑垃圾轻质陶粒混凝土复合保温砌块的密度为864.26kg/m3，抗压强度为3.79MPa，热阻为1.25W/（m·K），符合国家标准要求[5]。贾鲁涛等人以湖泊淤泥为主要原材料、砖粉为瘠性料、煤粉为内燃料，在中试生产线上采用真空挤压塑性成型技术制备并经烧结制备湖泊淤泥烧结保温砌块。试验结果表明，当湖泊淤泥掺量为75%、砖粉掺量为10%、煤粉掺量为15%时，经930℃高温焙烧，可制备出抗压强度大于5.0MPa，导热系数为0.249W/（m·K）的淤泥烧结保温砌块[6]。刘源在其硕士期间，进行了烧结煤矸石自保温砌块的热工性能研究，通过相关的理论计算和实验研究，得到了烧结煤矸石自保温砌块的最佳组合为尺寸为240×190（200）×190，孔结构为九排孔，错排，填充物为硬泡聚氨酯。该种烧结煤矸石自保温砌块的规格，强度，保温性能等各指标均满足国家相关规定[7]。孙嘉琪、冯荣等人[8,9]也对煤矸石制备保温砌块的工艺进行了优化。由此可见，利用固体废物制备保温砌块已经具有成熟的工艺和技术参数，为飞灰陶粒制备保温砌块提供了理论依据。而我国在2000年，将“轻集料混凝土空心砌块”列入《中国高新技术产品目录》，加快了墙体材料的革新步伐，国家对粉煤灰等固体废弃物利用的支持鼓励政策，推动了粉煤灰小型空心砌块的研究、生产和应用。《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》指出，设市城市生活垃圾焚烧处理能力占无害化处理总能力的比例达到50%，这就意味着飞灰及其无害化产品的资源化利用是当今亟需解决的热点问题。目前，飞灰制备陶粒已有相关的研究和工业化应用。比如吴玉杰等人[10]发现配合比为垃圾焚烧飞灰70%，玻璃粉10%，盐渍土8%，污泥6%，外加剂6%，经1140℃焙烧15min制备的垃圾焚烧飞灰高强陶粒性能最佳，陶粒重金属浸出试验结果表明垃圾焚烧飞灰陶粒能有效地固化垃圾焚烧飞灰中各类重金属，其浸出浓度均满足GB/T5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的要求，具有环境安全性。刘俊鹏等人[10]通过添加膨润土和玻璃粉调节垃圾焚烧飞灰中Ca/Si比例的方法，研究了飞灰陶粒的形成条件，结果发现添加10%的玻璃粉，于1000℃下煅烧30min可以得到筒压强度为6.5MPa，单颗粒强度为315N的陶粒，满足轻集料相对应堆密度的强度标准，并且降低了成本。目前针对飞灰陶粒的资源化应用的相关研究较少，已有的陶粒制备保温砌块的成熟工艺，可为飞灰陶粒制备保温砌块工艺的优化提供借鉴。但需要注意的是，飞灰陶粒不同其他普通固体废弃物陶粒，含有大量的重金属和氯盐残留，陶粒的环境风险必须得到相应的重视和评估，满足相关的标准后才能够进行资源化利用。5.2影响因素探究轻质条板由合适的胶凝材料、细骨料（陶砂或普通砂）、轻骨料（陶粒）和掺合剂按照一定的比例配制而成。其表观密度小、轻质、高强，能改善墙体的保温隔热性能[11]。飞灰陶粒在轻质条板主要起骨架作用，陶粒的矿物成分对轻质板材与保温砌块的热工性能、砌块强度、孔隙率有着决定性作用。不同矿物对成型、干燥及焙烧性能的影响如下表所示。烧结制品中不同矿物成分对成型、干燥及焙烧性能的影响[12]矿物成分对成型性能的影响干燥难易程度焙烧性能石英降低可塑性和黏附性，起瘠性料作用较易干燥增加耐火程度，由于石英晶型转变发生体积变化、易产生裂纹，对冷却较为敏感长石降低可塑性，起瘠性料作用较易干燥起熔剂作用高岭石增大可塑性较易干燥增加耐火程度、加宽玻化范围伊利石具有很高的可塑性平均水平起熔剂作用蒙脱石具有很高的可塑性和黏附性非常困难增大体积密度碳酸盐降低可塑性，起瘠性料作用较易干燥影响制品颜色，熔融范围变窄，增大孔隙率水泥用量与砌块强度要求、成型机性能、养护方式、陶粒质量与用量等因素有关。水泥用量过低，砌块强度发展较慢，且强度低，用量大又影响成本。粒用量主要与砌块的密度要求、陶粒的粒径与质量、成型机性能、养护方式等有关[11]。适宜掺量的纤维有利于提高混凝土的抗压强度。通过添加界面改善材料，进行表面改性，改善陶粒与水泥胶凝材料界面结合的作用，增强保温砌块的抗压能力。比如马耀辉等人[13]采用苯丙乳液对陶粒进行界面改性，研究陶粒混凝土的抗压强度和抗折强度性能，结果表明苯丙乳液质量分数在15%以内对陶粒混凝土力学性能有显著改善作用。5.3飞灰高温烧结陶粒原料飞灰高温烧结陶粒（未成型造粒），取自天津壹鸣环境科技股份有限公司，制备其原材料中生活垃圾焚烧飞灰占比约50%~60%，其它为页岩、粉煤灰等。图SEQ图\*ARABIC1原料飞灰陶粒图片对企业的飞灰高温烧结陶粒的成分、8种重金属及其可浸出重金属含量、堆积密度和筒压强度进行测定。因陶粒是建筑材料与水泥相近，所以其成分采用GB176《水泥化学分析方法》测定。飞灰陶粒的堆积密度及筒压强度的测试方法采用《轻集料及其试验方法第二部分：轻集料试验方法》GB/T17431.2-2010。重金属测定采用《水泥窑协同处置固体废物技术规范》GB30760-2014附录B方法测定。与固体废物类似，对于可浸出重金属含量，就涉及到浸出液制备方法的问题，GB30760规定可浸出重金属含量测定按《水泥胶砂中可浸出重金属的测定方法》（GB/T30810-2014）规定的方法进行，GB/T30810中规定的方法为：将水泥试块破碎后，分别采用中性（液固比50:1，pH7.0，2h）、酸性（液固比50:1，pH3.2，7h）两种浸出体系得到两种浸出液，然后再混合为待测浸出液样品。GB/T30810采用的浸出方法主要考虑的是水泥制品退役后潜在的暴露途径，针对水泥及其建材产品中有可能对人身和环境造成危害的金属类物质。建材产品在使用中长期受到雨水的冲刷，废弃后则以填埋为主要处置措施，以此以对土壤的影响为主。GB/T30810较为全面的反映了建材产品的使用场景及其废弃后对环境最不利的影响，因此可浸出重金属含量测定选用了《水泥胶砂中重金属的测定方法》GB/T30810-2014浸出模式。成分飞灰高温烧结陶粒中的主要化学成分是二氧化硅（40.28%）和氧化钙（22.84%），含有少量的氯离子（4.84%）、氧化镁（3.74%）、三氧化硫（2.91%）。较普通陶粒的钙质含量略高，有害成分镁、硫、氯的含量差不多。表SEQ表\*ARABIC3飞灰高温烧结陶粒的成分（%）成分二氧化硅氧化钙氧化钠氧化钾三氧化铝含量40.2822.842.983.0310.99成分三氧化二铁氧化镁三氧化硫氯离子烧失量含量2.873.742.914.845.70重金属及其可浸出含量对比标准GB30760中水泥熟料中可浸出重金属含量限值，可浸出重金属含量远远低于标准限值，对环境基本不造成潜在风险。对于危害成分重金属，锰的含量最高（1432mg/kg），有少量的砷（2.63mg/kg）。表SEQ表\*ARABIC4飞灰高温烧结陶粒中重金属及其可浸出含量重金属铬镍铅镉铜锌锰砷汞飞灰陶粒1含量(mg/kg)133.545.11215.49.00201.2178214322.63<0.01飞灰陶粒2含量(mg/kg)90.319.846.4—44.536.790.616.2<0.01飞灰陶粒1可浸出(mg/L)0.0010.041——0.0300.010.030.0009<0.01飞灰陶粒2可浸出(mg/L)————0.010.010.03—<0.01GB30760限值(mg/L)0.031.01.01.00.1—堆积密度及筒压强度堆积密度的平均值为693.6kg/m3，筒压强度均值为5.0MPa，表观密度为1133kg/m3，满足工业废渣轻集料中密度等级700kg/m3筒压强度大于3.0MPa的标准。表SEQ表\*ARABIC5飞灰陶粒的堆积密度及筒压强度项目1234平均值筒压强度4.9MPa5.0MPa4.9MPa5.3Mp5.0MPa堆积密度720.4kg/m3733.9kg/m3650.1kg/m3670.0kg/m3693.6kg/m3表观密度1133kg/m3颗粒级配飞灰陶粒的颗粒粒径主要集中在2.36~4.75mm。表SEQ表\*ARABIC6飞灰陶粒的颗粒级配颗粒级配2.36mm4.75mm9.5mm19.0mm26.5mm百分比(%)98%100%0%0%0%5.4材料与试验方法（1）试验材料飞灰陶粒：天津壹鸣环境科技股份有限公司。胶凝材料选用的是抚顺澳赛尔科技有限责任公司生产的基准水泥，密度为3.12g/cm3；选用厦门艾斯欧标准砂有限公司的标准砂，密度2.670kg/m3。以及减水剂。（2）试验方法按照配合比计量原材料，然后将原材料(水泥、飞灰陶粒、标准砂和水)均匀搅拌；将制备完成的混凝土料浆迅速分别放入方孔空心板材模具（宽度100mm*长度100mm*厚度100mm，中心空方形边长60mm）中，找平。混凝土试块的养护采用自然养护方式，即将试块置于封闭的养护箱内(温度25±2℃，湿度95%以上)，养护至7天、28天龄期，然后测试相关性能。本研究主要测试7d和28d龄期时飞灰陶粒混凝土的干表观密度和抗压强度，试件尺寸为100mm×100mm×100mm，按JG/T169-2016《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》的规定进行。5.5试验结果与分析制备飞灰陶粒混凝土采用水泥-标准砂-飞灰陶粒体系，按照砂率33%、28%、20%、10%、0%，飞灰陶粒掺比50%、55%分别进行了混凝土试验的配合比，详情如下。表SEQ表\*ARABIC7飞灰陶粒制备空心混凝土试验编号编号试验配合比标准砂陶粒水灰比1-砂率33%-飞灰陶粒50%33%50%0.3~0.52-砂率33%-飞灰陶粒55%33%55%0.3~0.53-砂率33%-普通陶粒50%33%50%0.3~0.54-砂率33%-普通陶粒55%33%55%0.3~0.55-砂率28%-飞灰陶粒50%28%50%0.3~0.56-砂率28%-飞灰陶粒55%28%55%0.3~0.57-砂率28%-飞灰陶粒60%28%60%0.3~0.58-砂率20%-飞灰陶粒50%20%50%0.3~0.59-砂率20%-飞灰陶粒55%20%55%0.3~0.510-砂率20%-飞灰陶粒60%20%60%0.3~0.511-砂率10%-飞灰陶粒50%10%50%0.3~0.512-砂率10%-飞灰陶粒55%10%55%0.3~0.513-砂率10%-飞灰陶粒60%10%60%0.3~0.514-砂率0%-飞灰陶粒50%0%50%0.3~0.515-砂率0%-飞灰陶粒55%0%55%0.3~0.516-砂率0%-飞灰陶粒60%0%60%0.3~0.517-砂率0%-普通陶粒50%0%50%0.3~0.518-砂率0%-普通陶粒55%0%55%0.3~0.519-砂率0%-普通陶粒60%0%60%0.3~0.520-砂率0%-飞灰陶粒50%-普通陶粒5%0%55%0.3~0.521-砂率0%-飞灰陶粒50%-普通陶粒10%0%60%0.3~0.5面密度与抗压强度根据《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》JG/T169的标准要求。当厚度为10厘米时，混凝土条板面密度要求限值为110kg/m2，抗压强度限值为5MPa，可以看到，当砂率为33%时均达不到要求，砂率为28%和10%时，只有飞灰陶粒掺比60%时可以达到要求，当砂率为0时，除飞灰陶粒掺比50%时均能达到要求，飞灰陶粒掺比55%时面密度为109.80kg/m2，刚刚满足110kg/m2限值的要求。当飞灰陶粒用5%的普通陶粒和10%的普通陶粒替代时，面密度降低并不明显，反而轻骨料添加过多会影响外观，因此当砂率为0，飞灰陶粒掺比55%与飞灰陶粒掺比50%+普通陶粒5%的路线较为可行。表SEQ表\*ARABIC8不同砂率的飞灰陶粒制备空心混凝土的面密度与抗压强度编号面密度（kg/m2）28d抗压强度(MPa)是否满足1-砂率33%-飞灰陶粒50%129.0910.74否2-砂率33%-飞灰陶粒55%124.139.25否3-砂率33%-普通陶粒50%120.266.82否4-砂率33%-普通陶粒55%120.599.85否5-砂率28%-飞灰陶粒50%120.219.87否6-砂率28%-飞灰陶粒55%112.036.33否7-砂率28%-飞灰陶粒60%99.355.31是8-砂率20%-飞灰陶粒50%114.6614.21否9-砂率20%-飞灰陶粒55%112.7213.88否10-砂率20%-飞灰陶粒60%96.485.02是11-砂率10%-飞灰陶粒50%113.8414.25否12-砂率10%-飞灰陶粒55%112.7016.57否13-砂率10%-飞灰陶粒60%94.525.86是14-砂率0%-飞灰陶粒50%111.8212.60否15-砂率0%-飞灰陶粒55%109.8015.07是16-砂率0%-飞灰陶粒60%95.4212.08是17-砂率0%-普通陶粒50%98.7311.68是18-砂率0%-普通陶粒55%96.149.25是19-砂率0%-普通陶粒60%86.938.76是20-砂率0%-飞灰陶粒50%-普通陶粒5%109.6113.39是21-砂率0%-飞灰陶粒50%-普通陶粒10%101.829.89是JG/T169限值110≥5/重金属及其可浸出含量飞灰陶粒制备空心混凝土时，整体可浸出重金属风险较低，对比标准GB30760《水泥窑协同处置固体废物技术规范》中可水泥熟料中浸出重金属含量限值，对应任务书中相关重金属Pb、Zn和Cd完全满足相关标准。但不同砂率制备的混凝土中可浸出重金属铬的含量在1~3mg/L左右，均高于GB/T30760水泥熟料可浸出限值0.2mg/L，而且砂率约少对应可浸出约含量越大，掺比普通陶粒与飞灰陶粒制备的混凝土没有明显差异，判断可浸出重金属Cr可能是由基准水泥中带入。表SEQ表\*ARABIC9飞灰陶粒制备空心混凝土时砂率为33%和28%的重金属及其可浸出含量（mg/L）重金属CrCuZnAsPbCdNiMnHg总量砂率33%掺比50%461.64624.1728.38211.581136.942NA10.063284.151NA砂率33%掺比55%474.86813.26745.01212.631102.474NA10.045298.562NA可浸出砂率33%掺比50%1.7750.0190.068NA0.015NA0.0320.633NA砂率33%掺比55%2.5340.0550.08NA0.02NA0.0440.86NA总量砂率28%掺比50%331.45115.80723.5679.787136.929NA8.98222.794NA砂率28%掺比55%382.14613.78724.53725.875159.155NA8.722238.122NA砂率28%掺比60%262.84618.98225.17312.721111.205NA8.878170.274NA可浸出砂率28%掺比50%1.7750.0190.068NA0.015NA0.0320.633NA砂率28%掺比55%2.1440.0220.073NA0.013NA0.0370.651NA砂率28%掺比60%1.2850.0170.058NA0.016NA0.0280.582NAGB/T30760水泥熟料可浸出限值0.230.21—表SEQ表\*ARABIC10飞灰陶粒制备空心混凝土时砂率为20%和10%的重金属及其可浸出含量（mg/L）重金属CrCuZnAsPbCdNiMnHg总量砂率20%掺比50%532.01917.24229.09312.362100.659NA12.933355.028NA砂率20%掺比55%482.96622.02529.7912,309.7868.5722.59113.429318.305NA砂率20%掺比60%337.89118.97626.98813.41530.16NA10.232221.335NA可浸出砂率20%掺比50%2.0690.0130.0790.0040.018NA0.0190.598NA砂率20%掺比55%2.1340.0270.071NA0.018NA0.0360.816NA砂率20%掺比60%1.4740.0190.0680.0030.017NA0.0280.487NA总量砂率10%掺比50%667.39919.03936.33311.56270.919NA15.632418.209NA砂率10%掺比55%582.88718.30234.19915.572146.77NA12.731368.164NA砂率10%掺比60%529.38423.8133.5852,759.83120.77228.30613.336348.248NA可浸出砂率10%掺比50%2.680.0210.094NA0.024NA0.0440.822NA砂率10%掺比55%2.3110.0140.0630.0030.019NA0.0310.402NA砂率10%掺比60%2.6990.0360.124NA0.024NA0.050.884NAGB/T30760水泥熟料可浸出限值0.230.21—表SEQ表\*ARABIC11飞灰陶粒与普通陶粒制备空心混凝土时砂率为0时的重金属及其可浸出含量（mg/L）重金属CrCuZnAsPbCdNiMnHg飞灰陶粒总量砂率0%掺比50%736.24118.85835.15513.81165.79NA14.744468.548NA砂率0%掺比55%604.99919.97431.26613.5832.01NA13.939388.548NA砂率0%掺比60%675.38220.43232.16716.05846.361NA15.501438.871NA飞灰陶粒可浸出砂率0%掺比50%2.4560.0490.077NA0.016NA0.1971.293NA砂率0%掺比55%2.7980.0260.083NA0.019NA0.0460.906NA砂率0%掺比60%3.0960.0270.085NA0.021NA0.0470.736NA普通陶粒总量砂率0%掺比50%459.345.9828.84112.41991.222NA9.482413.56NA砂率0%掺比55%690.6828.34946.3815.693209.109NA14.546596.343NA砂率0%掺比60%686.0668.90341.52516.74205.99NA15.357645.897NA普通陶粒可浸出砂率0%掺比50%2.1370.0140.0610.0010.019NA0.0380.552NA砂率0%掺比55%2.6230.0140.047NA0.014NA0.030.659NA砂率0%掺比60%3.270.0820.0930.0010.02NA0.5011.961NAGB/T30760水泥熟料可浸出限值0.230.21—放射性核素限量掺比50%飞灰陶粒制备的空心混凝土中放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的比活度都较低，经计算内照指数为0.0，外照指数为0.1，满足GB6566《建筑材料放射性核素限量》中建设主体材料天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的放射性内照指数=1.0，外照指数=1.0的要求。由于放射性核素限量很低，因此对掺比55%的飞灰陶粒制备的空心混凝土不再检测放射性核素限量。表SEQ表\*ARABIC12飞灰陶粒制备的空心混凝土中放射性核素限量分析结果名称核素比活度(Bq/kg)不确定度(k=2)内照指数外照指数掺比50%镭Ra—226=2.66.6%0.00.1钍Th—232=11.46.3%钾K—40=251.66.3%5.6小结试验以最大比例掺比飞灰陶粒为例，制备飞灰陶粒空心混凝土采用水泥-标准砂-飞灰陶粒体系，对比标准JG/T169-2016《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》，对比不同砂率制备的方形空心混凝土时，当砂率为0，飞灰陶粒掺比55%时，面密度为109.80kg/m2，28天抗压强度达到15.07MPa，飞灰陶粒掺比50%+普通陶粒5%时，面密度为109.61kg/m2，28天抗压强度达到13.39MPa；满足厚度100mm面密度≤110kg/m3，混凝土条板抗压强度≥5MPa，放射性核素限量基本为0，完全满足内外照指数1.0的标准要求。因此，在最不利条件下，砂率为0时，掺比55%飞灰陶粒和掺比50%飞灰陶粒+5%普通陶粒制备的方形空心轻质条板可行，因此飞灰陶粒轻质条板应满足轻质条板的性能要求，本标准参考JG/T169-2016《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》。本标准不限制飞灰陶粒资源化利用的的掺比率，在同时资源化利用其他固体废物（如污泥、废渣）时，飞灰陶粒应为主要的资源化利用对象。针对对飞灰陶粒轻质板材中重金属的环境风险控制，本标准重点放在前端的飞灰陶粒，采用“最不利假设”原则，假设建筑物废弃后处置的场景，针对水泥及其他材料，要求飞灰陶粒的可浸出重金属满足标准GB30760《水泥窑协同处置固体废物技术规范》中可水泥熟料中浸出重金属含量限值，是风险可接受的范围。参考文献：ImprovingtheMechanicalandDurabilityPerformanceofNo-CementSelf-CompactingConcretebyFlyAsh.Useofflyashesfrommunicipalsewagesludgecombustioninproductionofashconcretes.Carcelen-Taboada,V.,Garcia-Lodeiro,I.,Palomo,A.,etal.Manufactureofhybridcementswithflyashandbottomashfromamunicipalsolidwasteincinerator[J].ConstructionandBuildingMaterials,2016,105(Feb.15):218-226.康治金，刘志英等.生活垃圾焚烧飞灰制备植草砖的研究[J]..环境污染与防治，2008，40（9）：1019-1022.CaiZ，BagerDH，ChristensenTH．Leachingfromsolidwasteincinerationashesusedincement-treatedbaselayersforpavements[J]．WasteManagement，2004，24（6）：603-612.钱野，高路恒．垃圾焚烧飞灰掺入对水稳碎石路用性能影响研究[J]．四川建材，2018，44（10）：149-150.谭巍，李菁若，季炜等．城市生活垃圾焚烧飞灰在沥青混合料中的应用[J]．中国公路学报，2016（04）：14-21.赵倩倩.城市生活垃圾焚烧飞灰在资源化利用方面的综述.广东化工，2020（9）：139-140.ImprovingtheMechanicalandDurabilityPerformanceofNo-CementSelf-CompactingConcretebyFlyAsh.上海应用技术学院.生活垃圾焚烧飞灰水洗后制成的飞灰烧结砖及其制备方法:CN201010206551.5[P].2010-12-08.Carcelen-Taboada,V.,Garcia-Lodeiro,I.,Palomo,A.,etal.Manufactureofhybridcementswithflyashandbottomashfromamunicipalsolidwasteincinerator[J].ConstructionandBuildingMaterials,2016,105(Feb.15):218-226.张立军.城市垃圾焚烧飞灰资源化利用前景分析[J].民营科技,2016,(3):221.沈阳,刘红梅,杨恒亮,粉煤灰陶粒保温砌块的制备工艺及应用现状,新型建筑材料39(2012)24-27+31.六、主要技术内容及说明确定标准主要技术内容（技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）的论据（包括试验、统计数据等）及说明。6.1适用范围本文件规定了焚烧残余物资源化利用的飞灰陶粒轻质条板的术语、定义、基本要求及其评价指标和方法等。本文件适用于焚烧残余物资源化利用的飞灰陶粒轻质条板。6.2规范性引用文件本部分列出了本标准中所引用的国家标准、行业技术标准和技术规范。这些标准和文件的有关条文将成为本标准的组成部分。本标准内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。GB175通用硅酸盐水泥GB6566建筑材料放射性核素限量GB20472硫铝酸盐水泥GB/T9776建筑石膏GB/T14684建设用砂GB/T14685建设用卵石、碎石GB/T17431.1轻集料及其试验方法第1部分：轻集料GB/T25176混凝土和砂浆用再生细骨料GB/T25177混凝土用再生粗骨料GB/T701低碳钢热轧圆盘条GB/T1596用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T18046用于水泥和混凝土中的粒化高炉渣粉GB/T20491用于水泥和混凝土中的钢渣粉GB8076混凝土外加剂GB/T30810水泥胶砂中可浸出重金属的测定方法GB/T30760水泥窑协同处置固体废物技术规范GB/T2828.1计数抽样检验程序GB/T14436工业产品保证文件JG/T169建筑隔墙用轻质条板通用技术要求JGJ63混凝土用水标准JGJ/T318石灰石粉在混凝土中应用技术规程JC/T449镁质胶凝材料用原料YB/T5294一般用途低碳钢丝6.3术语和定义本部分为执行本标准制定的专门的术语和对容易引起歧义的名词进行的定义。其中JG/T169建筑隔墙用轻质条板通用技术要求界定的以及下列术语和定义适用于本文件。此外包括：飞灰陶粒、飞灰陶粒轻质条板、空心条板、实心条板、复合条板、企口。飞灰陶粒：指以生活垃圾焚烧设施的烟气净化系统捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰为原料，辅以其他材料经加工造粒、高温烧制而成的堆积密度不大于1200kg/m3的