一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺及制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺及制备装置，方法包括以下步骤：S1，对低温液态CO2进行减压分相；S2，按一定水胶比将骨料、水泥、辅助胶凝材料和碳酸化助剂混合均匀得到预拌混凝土；S3，将预拌混凝土通入分相后的CO2后持续搅拌一定时间后得到低碳预拌混凝土。本发明专利技术利用CO2对包含来自工业废固的骨料的预拌混凝土进行掺杂，工艺简单同时减少反应时长，提高成品的抗压强度。提高成品的抗压强度。提高成品的抗压强度。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺及制备装置


[0001]本专利技术涉及混凝土
，尤其是一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺及制备装置。

技术介绍

[0002]我国高强度的工业活动每年产生大量的固体废弃物，包括粉煤灰、钢渣、电石渣等，其中碱性固体废弃物是一种很有前景的吸收CO2的原料，为二氧化碳中和提供了巨大的潜力。我国各工业活动中每年产生的固体废弃物固碳潜力超过1亿吨，其中粉煤灰每年可吸收二氧化碳为千万吨级，钢渣每年可吸收二氧化碳千万吨级，电石渣每年可吸收二氧化碳百万吨级。同时，惰性固体废弃物包括粗骨料、细骨料等有一定的力学强度，可以作为骨料用于混凝土建材中。
[0003]现有普遍的预拌混凝土采用水泥基胶凝材料，砂、石骨料，水以及外加剂充分混合后形成流动新拌混凝土后进行浇注形成结构。近年来，混凝土行业通过使用辅助胶凝材料，例如粉煤灰、矿渣等，从而降低混凝土全生命周期的碳排放。但是，C30级别以上混凝土水泥的用量仍然需要250～300kg/m3，甚至更高。
[0004]中国专利技术专利公开号为CN111253139A的一种基于碳酸化的高性能结构材料的制备方法，所用原料为磨细熟料、细骨料和外加剂，但其CO2矿化处理在材料浇筑成型24h之后，且碳酸化耗时5～36h，在反应过程中，要求反应时间乘CO2分压大于2.5MPa
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h。中国专利技术专利公开号为CN113443884A的一种用于采空区的膏体充填材料、浆液和充填体的制备方法，使用粗骨料、粉煤灰、水泥、脱硫石膏和石粉加水混合而成，在模具中静置18～25h后制备的充填体强度在4～5MPa，但不适用于普遍房屋结构。中国专利技术专利公开号为CN111689753A公开了使用水泥熟料、改性石膏、矿粉、石灰石粉为原料，在碱激发剂硅酸钠和减水剂添加下加水注模，实施例28d抗压强度可达到18～19MPa。以上所述碳酸化处理方法只针对预制材料，且需要较长时间和较高的二氧化碳分压力进行处理；而以上及目前用于混凝土建材的相关专利中未见CO2矿化结合固废资源化应用用于C30以上预拌混凝土材料制备的技术。因此现有技术存在以下缺陷：C30级别以上混凝土中水泥的用量仍然需要250～300kg/m3，其中每千克水泥排放0.6～0.8千克二氧化碳，因此材料全生命周期碳排放居高不下；现有利用CO2矿化制备建材技术集中在预制材料，且需要较长时间和较高的二氧化碳分压力进行处理，设备要求较高；传统C30级别以上混凝土工业固废用量仍然仅限于辅助胶凝材料与水泥复配，用作骨料上性能较差，导致成本和全生命周期排放。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决了现有技术碳酸化时间长、工艺复杂且成品抗压强度低的问题，提出一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺及装置，利用CO2对包含来自工业废固的骨料的预
拌混凝土进行掺杂反应，工艺简单同时减少反应时长，提高成品的抗压强度。
[0006]为实现上述目的，提出以下技术方案：一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺，包括以下步骤：S1，对低温液态CO2进行减压分相；S2，按一定水胶比将骨料、水泥、辅助胶凝材料和碳酸化助剂混合均匀得到预拌混凝土；S3，将预拌混凝土通入分相后的CO2后持续搅拌一定时间后得到低碳预拌混凝土。
[0007]本专利技术的骨料主要来自煤炭电力行业的粗骨料、细骨料等工业固废，能够进行低成本的资源化利用，能够实现固废与CO2协同利用，是一种环境友好型制备工艺。
[0008]作为优选，所述低温液态CO2的状态为温度在
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40～
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50℃，压力在2.3～3.4MPa。
[0009]作为优选，所述骨料包括粗骨料和细骨料，所述粗骨料的粒径范围为4.75～35mm，所述细骨料的粒径范围为150μm～4.75mm。
[0010]作为优选，所述每立方预拌混凝土的原料质量为：粗骨料850～1050千克，细骨料750～900千克，水泥190～230千克，辅助胶凝材料50～150份，碳酸化助剂5～10份，水100～200份。
[0011]作为优选，所述辅助胶凝材料为粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、钢渣、CO2矿化渣中的一种或者任意两种的混合物。
[0012]作为优选，所述碳酸化助剂为碳酸钙微粉、二氧化硅微粉、硅灰石微粉、白云石微粉、丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少两种的混合物，所述混合物的粒径不超过50μm。
[0013]作为优选，所述水泥为普通硅酸盐水泥，其标号高于或等于P.O.42.5。
[0014]作为优选，所述S3具体过程如下：在常温常压、搅拌转速为25～30rpm的条件下，以0.5～1.5kg/min的速度通入分相后的CO2持续1～2min，得到低碳预拌混凝土。
[0015]一种CO2掺杂的低碳预拌混凝土制备装置，适用于上述的一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺，包括低温液态CO2储罐、分相阀门箱、强化反应器和预混合器，所述低温液态CO2储罐底部设有第一软管，所述第一软管连接到分相阀门箱，所述分相阀门箱通过第二软管连接到强化反应器，所述强化反应器与预混合器通过管道连接，所述强化反应器内设有搅拌装置，所述第一软管上设有电磁阀M和质量流量计。
[0016]低温液态CO2储罐耐压耐腐蚀用于存储低温液态CO2，并保持低温液态CO2的状态为
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40～
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50℃，2.3～3.4MPa。分相阀门箱通过变相节流过程泄压为混合相CO2。
[0017]作为优选，所述第一软管和第二软管为不锈钢软管，其外侧包裹有隔热性能良好的保温材料。
[0018]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过对来自煤炭电力行业的粗骨料、细骨料等工业固废进行低成本的资源化利用，通过便于控制的分相CO2，实现预拌混凝土性能强化；2、成品预拌质量好，性能良好，可用于地基、框架等结构，产生经济效益；3、工艺流程简单，设备投资运行成本低，生产能耗低，可以一定程度上实现固废与CO2协同利用，是一种环境友好型制备工艺。
附图说明
[0019]图1是本专利技术装置结构简图；图2是本专利技术的各实施例单轴抗压强度示意图；其中：1、低温液态CO2储罐；2、分相阀门箱；3、强化反应器；4、预混合器；5、质量流量计。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。
[0021]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。
[0022]本专利技术提供的一种掺杂CO2的的低碳预拌混凝土制备装置，参考图1，包括低温液态CO2储罐1、分相阀门箱2、强化反应器3和预混合器4，低温液态CO2储罐1底部设有第一软管，第一软管连接到分相阀门箱2，分相阀门箱通过第二软管连接到强化反应器3，强化反应器3与预混合器4通过管道连接，强化反应器3内设有搅拌装置，第一软管上设有电磁阀M和质量流量计5。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，包括以下步骤：S1，对低温液态CO2进行减压分相；S2，按一定水胶比将骨料、水泥、辅助胶凝材料和碳酸化助剂混合均匀得到预拌混凝土；S3，将预拌混凝土通CO2后持续搅拌一定时间后得到低碳预拌混凝土。2.根据权利要求1所述的一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述低温液态CO2的状态为温度在
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40～
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50℃，压力在2.3～3.4MPa。3.根据权利要求1所述的一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述骨料包括粗骨料和细骨料，所述粗骨料的粒径范围为4.75～35mm，所述细骨料的粒径范围为150μm～4.75mm。4.根据权利要求3所述的一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述每立方预拌混凝土的原料质量为：粗骨料850～1050千克，细骨料750～900千克，水泥190～230千克，辅助胶凝材料50～150份，碳酸化助剂5～10份，水100～200份。5.根据权利要求1
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4任一项所述的一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述辅助胶凝材料为粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、钢渣、CO2矿化渣中的一种或者任意两种的混合物。6.根据权利要求1
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4任一项所述的一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵超，王涛，易臻伟，王兴琦，李亚芳，王鹏昊，
申请(专利权)人：清捕零碳北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：