生活垃圾焚烧炉渣粉替代矿粉对多孔沥青混合料性能影响的试验研究文献综述

 2022-07-15 07:07

文献综述

  1. 前言

随着城市化进程加快,城市生活垃圾产量迅速增加,截至2015年底,我国城市垃圾清运量已达1.8亿吨[[1]]。与此同时,生活垃圾焚烧发电技术已在国内得到广泛应用,极大地缓解了各大城市“垃圾围城”的困境。但是,生活垃圾在焚烧后也会产生一定量的副产品,生活垃圾焚烧炉渣(Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash,MSWI-BA;以下简称炉渣)便是其中之一。按照我国《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2001)的规定,炉渣应按一般固体废弃物处理[[2]]。因此,在城市生活垃圾分类处置日趋规范化、垃圾焚烧发电技术大范围推广应用的背景下,如何在兼顾社会效益、经济效益和环境效益的基础上,实现炉渣的资源化利用,已成为一个亟待解决的重要问题。

出于环保原因,炸山采石、轧制集料早已成为过去式,天然石料趋于枯竭,道路建设也因此发生重大变化,各种新型路面材料和新型路面技术在不知不觉中加快了革新的脚步。由于炉渣具有近似于天然砂石集料的理化性质和工程性质,因此非常适合用作天然石料的替代材料用于道路建设。目前,国内外对于采用炉渣集料替代路基填料以及沥青混合料中的天然石料的研究已形成较为一致的认识,但对于生活垃圾焚烧炉渣粉料(Bottom Ash Powder,BAP)资源化应用的研究还很少;此外,已有研究表明将炉渣集料应用于密级配沥青混合料存在着混合料强度偏低、综合性能不稳定等诸多弊端,显著拉低了炉渣的实际替代率。相比之下,采用炉渣集料(或炉渣粉料)替代天然砂石材料用于本身对强度要求不高的透水沥青混合料[[3]]更为合适。因此,本文拟研究将炉渣粉料替代部分石灰岩矿粉用于多孔沥青混合料,通过室内试验研究炉渣粉料替代率对混合料性能的影响机制。相信本文的研究成果将会对城市生活垃圾焚烧炉渣在道路建设中的资源化利用技术以及透水沥青混合料的发展提供一定理论依据。

  1. 国内外研究进展

2.1炉渣在国外的研究与应用

国外对于炉渣资源回收利用的研究始于上世纪七十年代,其中最具可行性的资源化利用方向主要集中在以下几个方面:采用炉渣替代天然砂石集料用于混凝土或沥青混合料、用作路基的回填材料、用作填埋场覆盖土或者用作生产水泥的原料[[4]]。据研究报告,多数使用炉渣集料的道路使用状况良好,个别路面存在松散剥落的问题。而作为炉渣的重要组成部分,近年来,业内专家和学者针对炉渣粉料的资源化利用也进行了积极探索。

1997年,荷兰学者Chandler[[5]]在其一项研究中对固体垃圾焚化炉残留物(即炉渣)的化学成分以及物理性质进行了较为详细地分析。结果认为炉渣的理化性质与天然砂石集料相似,经磁选和筛分后可作为土木工程建筑材料使用。

2001年,Vazquez[[6]]在此基础上通过一系列室内试验进一步摸索了采用城市固体废物焚烧产生的炉渣作为道路建材的技术可行性,并得到较为满意的效果,掺入炉渣的沥青混合料的路用性能指标和马歇尔指标均满足相应的规范要求。

2007年,Hjelmar[[7]]在论文中报道了采用炉渣集料用于道路建设的试验段研究结果,同时介绍了具体的试验方法和步骤,为以后进行类似的试验段研究提供了宝贵的经验、坚实的基础和可靠的方法。

此外,为实现城市可持续发展,提高炉渣的循环利用率,资源化利用炉渣已在丹麦、荷兰和比利时等国家成为一种常见的固废管理方法,且这些国家均已颁布相应的法律法规来支持此举[[8]]

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