公路工程利用锂渣技术规范 第一部分：路基工程-编制说明

一、工作简况（一）任务来源2023年4月6日，江西省市场监督管理局办公室印发赣市监标函〔2023〕3号文件《江西省市场监督管理局关于下达2023年第一批江西省地方标准制修订计划的通知》，批准制定《公路工程利用锂渣技术规范第一部分：路基工程》（计划编号DB36-2023-1-30）地方标准。（二）标准制定必要性随着以锂电池为代表的新型储能产业强势崛起，锂资源已成为全球各国关注的战略性资源。江西省是锂矿大省，拥有世界上最大的锂云母矿，约占全国锂储量的30％以上，居世界第一。然而，碳酸锂提炼工艺所产生的锂渣数量极大，根据宜春市工商局调研结果显示，全市锂渣年产生量约为300万吨，平均每生产1吨碳酸锂产生25吨锂渣，产渣比高达96%以上。随着宜春时代、江西国轩碳酸锂等项目达产，预计到2025年宜春市锂渣年产生量将达到1250万吨。然而，目前宜春市针对锂渣的资源化处理能力仅为90万吨，锂渣的大量堆积会造成土地资源浪费、引发环境污染，已成为当地锂资源发展的掣肘大碍，如何合理处置利用锂渣是全省十四五产业升级所面临的重要技术难关。国内外针对锂渣的利用方式主要集中于水泥、混凝土、烧结砖等建材制造领域，但由于建材生产工艺水平参差不齐，且生产能耗过高，不符合我国低碳、环保的长期发展理念，因此锂渣利用率不高。近年来，我国每年公路建设消耗砂石骨料超100亿吨，如能因地制宜的利用锂渣替代部分建筑材料，不仅能缓解当地建材紧缺、改善生态环境质量，更能促进锂渣实现绿色、高效、高质、高值、规模化利用，节能降碳效益显著。目前，在交通行业中锂渣的利用标准缺失，限制了锂渣路基的大规模应用，对锂渣的资源化利用支撑能力不足。因此，为进一步贯彻落实《国家标准化发展纲要》、《交通运输标准化“十四五”发展规划》、《关于推进交通强省建设的意见》等重大文件精神，推进绿色交通、集约循环发展，加快交通强省建设，确保如期实现碳达峰、碳综合目标，《宜春市人民政府专题会议纪要》要求宜春市公路事业发展中心开展锂渣在道路资源化利用方面的应用研究，并出台相关标准文件。（三）标准制定可行性为提升标准编制质量，宜春市公路事业发展中心联合交通运输部科学研究院、长沙理工大学、同济大学等技术机构组建研发团队，多次深入调研宜春境内的南氏锂业、永兴新能源、飞宇新能源等企业，对各企业所产锂渣进行现场取样，用于开展室内锂渣物化性质试验和改良锂渣配合比试验，分析论证了锂渣的路用性能。具体试验结果见附件所示。以室内试验结果为支撑，研发团队选取宜丰县公路再生基地、宜春市经开区交建公司厂区道路、宜春市经开区宜创路南延伸项目作为试验路段，编制了专项施工技术方案，采取一系列物理处置和化学改良措施实现了锂渣路基的填筑应用，累计消纳锂渣20万吨。之后，对锂渣路基的压实度、弯沉、承载力等指标进行检测，锂渣路基的各项技术指标均符合《公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTGF801—2017）要求。同时，在现场路段选取点位布设环境监测元器件，跟踪监测分析锂渣路基周边土体、水质环境影响，当前监测数据显示试验路段各项监测指标均满足《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB18599-2020）的要求。由此可见，锂渣在道路工程建设领域中的应用前景广阔，且经济效益、社会效益与环境效益显著。（四）主要工作过程1、成立地方标准起草工作组：2022年10月，宜春市公路事业发展中心提出本标准制定需求，之后宜春市公路事业发展中心联合交通运输部科学研究院、同济大学、长沙理工大学、江西省宜春公路建设集团有限公司、江西宜春市政交通建设有限公司、宜春公路勘察设计院、江西赣通工程检测咨询有限公司、宜春时代新能源科技有限公司、江西永兴特钢新能源科技有限公司等单位成立标准起草组，共同承担本标准的主要起草任务。2、资料搜集：起草组积极开展资料搜集工作，在全国标准信息公共服务平台检索到国家、行业及地方标准20余项，涉及公路、环境、建材及固废材料等多个领域，这些标准为本标准的编制提供了指导借鉴。3、形成标准草稿：2022年11月下旬，宜春市公路事业发展中心正式启动标准研制工作。起草组在充分掌握行业技术现状及本项技术特点后，参照国家现行技术标准和《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》（GB/T1.1—2020）的有关要求下编写形成标准草稿，并向江西省交通运输厅提交立项申请。4、标准立项稿：2022年12月底，江西省交通运输厅向省市场监督管理局提交了《公路工程利用锂渣技术规范第一部分：路基工程》等7项地方标准的立项申请，期间起草组内部充分讨论并完善了标准草稿内容，形成标准立项申请稿。2023年1月，起草组在江西省标准化业务管理平台完成了地方标准的立项材料申报。2023年2月中旬，起草组参加了江西省标准技术审评中心组织标准立项答辩会。5、社会公示稿：起草组在参加完立项专家评审会后，根据专家意见，于2023年3月～4月组织人员对标准草案进行了讨论修改，完成了社会公示征求意见稿，并提交至江西省标准化业务管理平台进行社会公示。二、编制原则及技术依据（一）编制原则1.本标准与有关法律法规一致，与现行有效标准相协调，符合绿色可持续发展需求。2.本标准的编写格式符合GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求。3.本标准的技术条款内容遵循协商一致、共同使用、重复使用的原则。（二）技术依据锂渣中SiO2和Al2O3含量较高，具有一定的强度、吸附性和潜在胶凝性，可起到类似火山灰胶凝材的作用效果，为论证锂渣用作道路工程材料的可行性，研发团队开展了以下研究工作。1）建立锂渣特性体系系统测试锂渣物理特性（密度、细度、颗粒级配等）、化学性质（矿物组成、化学组成等）、微力学效应和微细观特性，建立锂渣物理-化学-力学-微观特性体系，为本标准中锂渣材料指标的制定提供依据。

锂渣特性试验结果表明，锂渣颗粒细微，粒径小于1.2mm占比超过60%，比表面积500-600m2/kg；锂渣化学组成以SiO2和Al2O3为主，二者含量之和达到60%左右。2）揭示锂渣激发-配伍-水化-超标物稳定作用机理通过对锂渣激发材料、相互配伍性进行试验研究，分析揭示其水化过程、水化产物、水化作用机理等。同时对锂渣混合料超标离子稳定情况、渗滤规律及稳定机制进行研究，得出激发作用-配伍机制-水化机理-超标物稳定四者之间的内在耦合关系，为制定本标准中锂渣路基技术指标、施工验收质量标准等提供依据。

锂渣室内配合比试验结果表明，激发剂激发锂渣净浆7d强度可达3MPa以上，28d强度可达6MPa以上。纯锂渣经98次击实后成型的试件CBR值可达90%以上，远超《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）中对高速公路路基填料的要求（≥8%）。用锂渣代替部分水泥进行胶砂强度性能试验，当替代率为20%时，31d抗压强度达30.9MPa，抗折强度可达6.7MPa。固态锂渣中氟和铊元素含量分别为52000mg/kg和15.6mg/kg，水溶浸出液中氟化物浸出量为0.028mg/L，铊含量为0.0015mg/L，分别占固态元素的0.538×10-4%和0.096%，本锂渣样品浸出液的检测结果符合《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB18599-2020）的要求。3）开发锂渣路基填筑关键技术工艺针对公路工程不同土质和地质状况，开展相应力学性能和耐久性能试验，提出经济适用的锂渣路基应用配合比及设计方案。依托具体工程，设计锂渣填筑路基技术方案、监测方案，铺筑试验路段，布设智能监测元器件，监测分析路用效果。系统总结以上现场应用配比、方案、工艺、效果，提出锂渣路基填筑的关键技术工艺，为本标准施工方法、施工工艺、施工注意事项、施工质量管理及检验等部分的编写提供支撑。

现场应用试验结果表明，锂渣路基压实度、弯沉、承载比等参数完全满足《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）、《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610-2019)等相关规范的要求。根据试验结果提出了锂渣路基填筑施工的工艺流程、注意事项和质量控制标准。

4）锂渣路基工程应用环境影响综合监测评价在锂渣路基填筑现场试验过程中，布设智能土壤墒情仪、智能电阻-盐离子仪、重金属快速检测仪等环境监测元器件，监测锂渣路基中超标物的渗滤规律，分析揭示锂渣路基中超标物稳定机理，制定相应控制指标。对试验路和常规道路的全寿命周期碳排放量进行计算，分析锂渣路基填筑的碳减排效益；基于监测和计算结果，对锂渣路基应用的环境影响进行综合评价，为本标准制定锂渣等材料技术指标、施工现场环保措施和施工质量控制标准提供依据。当前监测结果显示，试验路段各项监测指标均满足《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》（GB18599-2020）的要求。

本文件规范性引用文件包括：GB3838地表水环境质量标准GB5085.3危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别GB6566建筑材料放射性核素限量GB/T14204水质烷基汞的测定气相色谱法GB/T15555.4固体废物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法GB/T15555.12固体废物腐蚀性测定玻璃电极法GB/T17642土工合成材料非织造布复合土工膜GB18599一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准GB36600土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准JTGD30公路路基设计规范JTG/T3610公路路基施工技术规范JTGF80/1公路工程质量检验评定标准第一册土建工程JTG3430公路土工试验规程SL/T231聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范NY/T1121.16土壤检测第16部分：土壤水溶性盐总量的测定三、主要内容本标准条款分为“范围”、“规范性引用文件”、“术语和定义”、“基本要求”、“锂渣路基设计”、“锂渣路基施工”“锂渣路基质量管理及检验”和“锂渣路基环保要求”8个章节。1.范围本文件规定了公路路基工程利用锂渣技术的基本要求及设计、施工和环保要求。本文件适用于各级新建和改扩建公路中的锂渣路基工程。本规程未涉及的条款，应按现行国家及行业有关规范、规程执行。2.规范性引用文件本部分介绍了文件编写过程中引用的国家、行业标准。3.术语和定义本部分重点提炼出了4个术语，明确了锂渣、改性锂渣、锂渣路基和环境背景值的定义。4.基本要求本部分列举了9条锂渣路基的基本要求，明确了锂渣路基设计和施工过程的基本规定，指出锂渣路基应秉承资源节约、绿色发展原则。5.锂渣路基设计本部分规定了锂渣路基设计的一般规定、锂渣及改性锂渣设计要求、横断面设计要求、压实标准、承载比和粒径要求。6.锂渣路基施工本部分规定了锂渣路基施工工艺流程、铺设碎石（砂砾）隔离层及土质下封层、包边土施工、防渗土工膜施工、锂渣储运、改性锂渣拌合、锂渣铺筑、锂渣压实、上封层施工、施工现场环境保护、冬季和雨季施工。7.锂渣路基质量管理及检验本部包含锂渣路基质量管理及检验的一般规定、材料试验、防渗土工膜实测项目检验、中间检验、竣工检验要求。8.锂渣路基环保要求本部分包含锂渣路基环保要求的一般规定、锂渣测试指标限值及分析方法。四、标准实施预期效益1）填补锂渣公路工程应用标准空白，促进锂渣公路工程应用标准化、规范化；

2）实现锂渣资源化利用率提高20%以上，降低锂渣堆存填埋对水体、土壤等环境的影响；

3）节省公路工程建设成本15%-40%，降低锂渣本身堆存、填埋等处置费用；

4）降低公路建设过程中砂石料开采、运输等环节的碳排放量20%以上。

五、采用国际、国内先进标准的程度在全国标准化信息公共服务平台仅可检索到1项锂渣相关标准：《用于水泥和混凝土中的锂渣粉》(YB/T4230-2010)，本标准在所属行业、技术领域、应用范围、主要内容和技术要求等方面与上述项标准完全不同，详细对比情况如下表所示。表1国内现行标准与本标准对照表标准类型标准名称标准状态应用范围主要内容冶金行业标准《用于水泥和混凝土中的锂渣粉》现行适用于水泥和混凝土中的锂渣粉规定了用于水泥混凝土中的锂渣粉的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输和储存江西省地方标准《公路工程利用锂渣技术规范第一部分：路基工程》申请立项（本标准）适用于各级新建和改扩建公路中的锂渣路基工程。锂渣路基填筑技术的术语和定义、一般规定、技术指标、施工指南、质量标准和检查验收除此之外，目前国家、行业或地方均未出现公路路基工程利用锂渣的相关标准，江西省在全国率先制定该项技术标准，可填补行业空白，引领江西交通事业的发展。六、本标准与现行法律法规和强制性标准的关系本标准与现行法律法规和强制性标准保持一致。七、贯彻标准的要求和措施建议贯彻本标准需确定适于路基填筑应用的锂渣材料和技术指标，制定锂渣路基填筑的施工工艺