一种增强二氧化碳固存在水泥基材料中的方法技术

一种增强二氧化碳固存在水泥基材料中的方法，主要包括以下步骤：将CO2吸收剂与水泥基材料均匀混合，根据混合料的状态选择压制成型或者浇筑成型，成型后脱模并进行CO2养护。本发明专利技术通过在水泥基材料中加入CO2吸收剂，使水泥基材料与CO2吸收剂的混合料在成型之前或者养护过程中吸收CO2气体，该部分CO2气体能随着后续养护过程的进行而释放，从而达到由内而外的碳化过程。本发明专利技术可以提高水泥基材料的CO2固存程度，并且提升材料的密实度与强度，相比于在养护过程中大幅增加CO2压力等方法，成本较低，工艺简单，使得CO2可以在水泥基材料内部进行快速迁移和反应。行快速迁移和反应。

【技术实现步骤摘要】
一种增强二氧化碳固存在水泥基材料中的方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种增强CO2固存在水泥基材料中的方法。

技术介绍

[0002][0003]我国正在广泛开展CO2大规模处置技术的研发与工业试验。
[0004]地质封存、海洋封存和矿化固定是CO2大规模处置的主要方式。
[0005]CO2矿化利用不仅被看成是一种实现CO2得到稳定封存的有效方式，也是实现CO2大规模资源化利用的有效途径。它是指模仿自然界中CO2的矿物吸收过程，利用碱性或碱土金属氧化物，如氧化钙或氧化镁与CO2发生碳酸化反应，生成诸如碳酸钙、碳酸镁等稳定的碳酸盐化合物。
[0006]现今的研究表明，CO2不仅能够与水泥熟料中的组成矿物（硅酸二钙C2S、硅酸三钙C3S）反应，也能够与水泥水化产物氢氧化钙Ca(OH)2、水化硅酸钙C
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S
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H反应，生成碳酸钙和硅胶。利用CO2固存制备水泥基材料，不仅能够固化CO2，减少CO2排放量，同时可以提高早期反应程度，缩短养护时间及养护成本，致密混凝土表层结构，降低混凝土砌块渗透性，是一种绿色、经济的CO2捕获、储存和利用技术（CCUS）。
[0007]然而，CO2在水泥基材料中扩散问题导致其在水泥基材料中的应用仍存在一些问题。碳化反应仅在材料表层范围内发生，整体反应程度较低，CO2固存数量较少，材料性能的提升幅度以及固碳量均受到限制。一般水泥基材料为达到工作性能要求，拌合水量均高于水泥水化的理论需水量，而CO2在常温常压下在纯水中的溶解度很低，过量的自由水阻碍了CO2向材料内部渗透，进而造成水泥基材料碳化反应程度大幅下降。此外，先期碳化反应生成的CaCO3会细化或封堵部分孔隙，阻碍后期CO2继续向材料内部扩散。
[0008]为了提高CO2在水泥基材料中的扩散深度，目前往往采用提高CO2养护压力和浓度的方法，这使得CO2养护无法摆脱专用高压养护设备的限制，无法现场应用。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是，克服普通CO2养护仅在材料表层范围内发生和整体反应程度较低的弊端，提供一种可以提高CO2固存数量，提升水泥基材料强度的增强CO2固存在水泥基材料中的方法。
[0010]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种增强CO2固存在水泥基材料中的方法，包括以下步骤：（1）配制CO2吸收剂溶液；（2）将步骤（1）配制的CO2吸收剂溶液与水泥基材料混合均匀，得含CO2吸收剂的水泥基材料，压制成型，脱模，再预养护，或脱模前预养护，再脱模；或者直接浇筑成型，预养护，再脱模；
（3）将步骤（2）脱模后的含CO2吸收剂的水泥基材料放入CO2养护箱进行CO2养护。
[0011]进一步，步骤（1）中，所述CO2吸收剂为 K2CO3、NH3·
H2O和醇胺等中的一种或几种。
[0012]进一步，步骤（1）中，所述CO2吸收剂预先通过加压或CO2气体吹扫的方法吸附有CO2。
[0013]进一步，步骤（2）中，所述CO2吸收剂的用量为水泥基材料的0.02%
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10%，更优选0.3%
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5%。
[0014]进一步，步骤（2）中，所述水泥基材料为具有碳化活性的原材料；所述具有碳化活性的原材料优选硅酸钙材料或/和镁基水泥材料。其中所述硅酸钙材料为水泥，或水泥与钢渣、粉煤灰、矿粉中的一种以上的混合料，或混凝土。
[0015]进一步，步骤（2）中，压制成型的水泥基材料，预养护的环境湿度为50~70%，温度为10
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30℃，养护时间为0~8h。
[0016]进一步，步骤（2）中，浇筑成型的水泥基材料，预养护的环境湿度为50~70%，温度为10
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30℃，养护时间为4~24h。
[0017]进一步，步骤（3）中，所述CO2养护的养护时间为1~24h。
[0018]进一步，步骤（3）中，所述CO2养护的压力为0~0.5MPa。
[0019]进一步，步骤（3）中，所述CO2养护的CO2体积浓度为10%~100%。
[0020]本专利技术使用的CO2吸收剂为醇胺等物质，通常用于燃烧后脱碳技术，该技术利用化学吸收剂与 CO2在吸收塔内逆流接触发生化学反应生成一种弱联结的中间体化合物对CO2进行捕获，并通过在解吸塔内加热使富含 CO2的溶液中的CO2解吸出来，从而实现吸收溶剂可再生与循环利用。虽然化学吸收法存在解吸能耗较高、对设备腐蚀性较强等缺点，但化学吸收法因其吸收效率高、选择性好、处理量大等优势，得到了广泛深入的研究和应用。在化学吸收法中，溶剂吸收性能的好坏是决定吸收效果优劣的关键因素。
[0021]研究表明，在水泥基材料中加入CO2吸收剂，利用CO2吸收剂与CO2之间的化学作用，通过控制CO2吸收剂溶液浓度或进行预处理（预先通过加压或CO2气体吹扫的方法吸附CO2），CO2吸收剂在早期养护或预养护过程中吸收CO2，甚或在加入水泥基材料之前就吸收有CO2，CO2吸收剂中吸收的这些CO2气体能随着水泥基材料养护过程的进行而逐步释放，从而达到由内而外的碳化过程，使水泥基材料在CO2气体养护过程中的碳化反应可以内外均匀同步发生。本专利技术能够有效克服普通CO2养护仅在材料表层范围内发生和整体反应程度较低的弊端，促进CO2在水泥基材料中的传递，提高CO2在水泥基材料中的固存数量，提升水泥基材料的强度。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1）本专利技术能提高水泥基材料CO2的固存程度，不仅适用于压制成型的干硬性混凝土，并且适合高流动度的拌和混凝土，这能促进利用CO2固存制备高性能水泥基材料的应用范围；2）通过本专利技术方法制备的水泥基材料，碳化程度相比对照组（对比例），最高能增加50%以上。
附图说明
[0023]图1是实施例1的水泥基材料的抗压强度和碳化程度对比图。
[0024]图2是实施例2的水泥基材料的抗压强度和碳化程度对比图。
[0025]图3是实施例3的水泥基材料的抗压强度和碳化程度对比图。
具体实施方式
[0026]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步阐述。应该指出的是，不得将下述实施例解释为对本
技术实现思路
的限制。
[0027]各对比例试件材料与实施例试件材料的区别，仅在于，相关材料未添加CO2吸收剂。
[0028]本专利技术的具体实施例，操作步骤如下：（1）配制CO2吸收剂溶液：按照所需的CO2吸收剂溶液浓度，称取吸收剂和蒸馏水，混合搅拌均匀；对于CO2吸收剂溶液，可以直接用于下一步的水泥基材料的制备；为进一步提高水泥基材料的CO2固存程度，可以通过加压、CO2气体吹扫的方法吸附CO2；（2）将步骤（1）配制的CO2吸收剂溶液与水泥基材料混合均匀，得含CO2吸收剂的水泥基材料，压制成型，直接脱模，再预养护；或者直接浇筑成型，预养护，再脱模。
[0029]（3）将步骤（2）脱模后的含CO2吸收剂的水泥基材料放入CO2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强CO2固存在水泥基材料中的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）配制CO2吸收剂溶液；（2）将步骤（1）配制的CO2吸收剂溶液与水泥基材料均匀混合，得含CO2吸收剂的水泥基材料，压制成型，脱模，再预养护，或脱模前预养护，再脱模；或者直接浇筑成型，预养护，再脱模；（3）将步骤（2）脱模后的含CO2吸收剂的水泥基材料试块放入CO2养护箱进行CO2养护。2.根据权利要求1所述的增强CO2固存在水泥基材料中的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述CO2吸收剂为醇胺类溶液。3.根据权利要求1或2所述的增强CO2固存在水泥基材料中的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述水泥基材料为具有碳化活性的材料；所述具有碳化活性的原材料优选硅酸钙材料或/和镁基水泥材料。4.根据权利要求3所述的增强CO2固存在水泥基材料中的方法，其特征在于，所述硅酸钙材料为水泥，或水泥与钢渣、粉煤灰、矿粉中的一种以上的混合料，或混凝土。5.根据权利要求1
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4之一所述的增强CO2固存在水泥基材料中的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的CO2吸收剂预先通过加压、CO2气体吹扫的方法吸附有CO2。6.根据权利要求1
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5之一所述的增强CO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：史才军，刘剑辉，胡翔，吴泽媚，何平平，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：