[发明专利]生活垃圾焚烧飞灰复合掺合料在水泥稳定碎石混合料中的应用

说明书

本发明涉及生活垃圾焚烧飞灰复合掺合料在水泥稳定碎石混合料中的应用，属于环境工程与公路工程交叉技术领域。本发明将生活垃圾焚烧飞灰作为稳定材料使用，主要是将生活垃圾焚烧飞灰先与活性混合材料、激发剂共混形成复合掺合料，然后与水泥形成复合胶凝体系共同稳定级配碎石矿料，制备得到水泥/焚烧飞灰稳定碎石混合料，可以用于公路路面基层、底基层中。本发明利用复合掺合料中组分互补与活性激发作用，大限度释放焚烧飞灰潜在的胶凝活性来提供高活性胶结作用，同时利用复合胶凝体系的固结作用稳定固化焚烧飞灰中含有的重金属成分，从而制备性能良好的水泥/焚烧飞灰稳定碎石混合料，并达到生活垃圾焚烧飞灰的资源化、无害化处置目标，以及为公路工程节省胶结料用量、节约工程造价。

技术领域

本发明属于环境工程与公路工程技术交叉领域，具体涉及生活垃圾焚烧飞灰复合掺合料在水泥稳定碎石混合料中的应用。

背景技术

随着社会和经济的高速发展，生活垃圾的产生量和堆积量逐年增加。垃圾焚烧是实现生活垃圾无害化、减量化和资源化的主要方法之一。焚烧飞灰是生活垃圾焚烧厂烟气净化系统的捕集物和烟道及烟囱底部沉降的底灰，焚烧飞灰中含有二噁英、可溶出性重金属及高含量可溶盐，属于《国家危险废物名录》中的HW18类危险废物。预计2020年，全国年产生焚烧飞灰量约1000万吨，且同比仍在增长，虽然焚烧飞灰每年的排放量巨大，但是资源化利用率极低，尚处于起步阶段，如此，不仅占用大量土地，浪费土地资源，还通过各种途径造成二次污染，污染水体、土壤和生物环境等，甚至危害人体健康。更为甚者，焚烧飞灰填埋处置费用逐年攀升，如重庆地区焚烧飞灰处置费用2014年为800～1000元/吨、2020年高达1850元/吨，北京地区2014年约为1500元/吨、2020年高达2500元/吨，上海地区2014年约为1800元/吨、2020年更是已超3500元/吨......即便如此高昂的处置费用，处置场所亦临近饱和，甚至一度达到了本地无法消纳的地步，焚烧飞灰资源化利用迫在眉睫。焚烧飞灰的再生利用渴望被给予政策支持，2017年10月1日实施的《固体废物鉴别标准通则》(GB34330-2017)明确赋予生活垃圾焚烧飞灰再利用的法律依据，其法令要点是：只要废弃物再利用同时符合下述三个条件就不再视为废弃物，可以按照相应的产品管理：①只要符合通行的产品质量标准；②溶出符合产品相应的有害物质限值；③有稳定合理的市场需求。自此开启了焚烧飞灰的再利用探索之路。

众所周知，道路工程历来就有承纳、消解废弃物的功能，如曾经对社会、环境、民生造成巨大危害的粉煤灰、高炉矿渣、煤矸石、固硫灰渣、锶盐废渣、铁尾矿砂等固废相继利用在路基路面中，甚至粉煤灰、煤渣、钢渣、煤矸石、矿渣等已作为常用建材编入了公路路基、路面基层、水泥混凝土路面、沥青路面等施工技术及设计规范中。综合国内外焚烧飞灰处置现状可知，大规模的资源化利用途径还处于研究与探索中，焚烧飞灰的综合处置利用主要集中在土木工程领域，如将焚烧飞灰用作填料或细骨料或矿物掺合料用于路基、路面、路堤以及建筑物中，焚烧飞灰的资源化综合利用是可持续发展的必然趋势。

鉴于生活垃圾焚烧飞灰的主要化学成分中含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和MgO等，其中CaO、Al₂O₃、Fe₂O等具有一定的活性，能在路面基层强度形成过程中参与固化反应，为强度形成贡献力量，因此，在生活垃圾焚烧飞灰的无害化处置迫在眉睫与资源化利用大势所趋的情势下，利用生活垃圾焚烧飞灰的胶结充填作用将其作为道路材料回收运用于路面水泥稳定碎石基层中，一方面利用生活垃圾焚烧飞灰的活性组分为水稳碎石混合料提供胶结作用，另一方面利用水泥基材料的固结作用稳定固化生活垃圾焚烧飞灰含有的重金属成分，在两者的协同胶结作用下达到生活垃圾焚烧飞灰的资源化、无害化处置目标，同时为公路工程节省筑路材料、节约工程造价。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供生活垃圾焚烧飞灰复合掺合料在制备水泥/焚烧飞灰稳定碎石混合料中的应用。