CN105461266B - 一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土及其制备方法包括水泥和粗集料，还包括石粉或石渣、地质聚合物粘结剂、减水剂和水；所述的石粉或石渣为符山石和/或辉石，或者符山石和/或辉石与青河石组成的混合物。制备时，按配比将石粉或石渣、10％配方设计重量的水和碳酸氢钠拌合30s，然后加入粗集料和青河石、40％配方设计重量的水混合均匀拌合2分钟，最后加入水泥、地质聚合物粘结剂、减水剂和剩余的50％配方设计重量的水，搅拌2分钟左右制成水泥混凝土混合料，空气中碳氧化物和硫化物经大孔隙水泥混凝土孔隙进入内部，与符山石和辉石反应生成钙盐和镁盐等固体颗粒，吸附并封存碳氧化物和硫化物。

Description

一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料领域，涉及水泥混凝土，具体涉及一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土及其制备方法。
背景技术
据统计，每年化石能源燃烧会产生370亿吨二氧化碳，动植物的呼吸及尸体腐败等产生的二氧化碳将使该数字持续增大，而陆地上植物一年光合作用仅可固定200亿～300亿吨二氧化碳。二氧化碳排放量已远远超出植物光合作用的吸收转化能力，破坏了自然界二氧化碳的循环平衡。如何对CO2进行有效的减排和控制已成为当前世界各国政府、企业界和学术界关注的焦点之一。
随着经济的快速发展，我国道路总里程亦不断增加，若将固碳技术应用于道路行业，开发经济合理的固碳材料及可行的应用方式，可达到日积月累固定二氧化碳的目的。在这种形势下，研发一种功能型大孔隙水泥混凝土及其制备方法，吸附和固定碳氧化物，降低大气环境中二氧化碳的浓度、净化空气，减少水泥的使用、提高水泥混凝土的强度，具有十分重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土及其制备方法，解决在提高水泥混凝土的基本路用性能的同时提高水泥混凝土对二氧化碳的吸附能力的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，包括水泥和粗集料，还包括石粉或石渣、地质聚合物粘结剂、减水剂和水；
所述的石粉或石渣为符山石和/或辉石，或者符山石和/或辉石与青河石组成的混合物。
本发明还具有如下区别技术特征：
优选的，所述的石粉或石渣为符山石和辉石的组合时，符山石和辉石的质量比为1：1；所述的石粉或石渣为符山石和青河石的组合时，符山石和青河石的质量比为2：1；所述的石粉或石渣为辉石和青河石的组合时，辉石和青河石的质量比为2：1；所述的石粉或石渣为符山石、辉石和青河石的组合时，符山石、辉石和青河石的质量比为2：2：1。
具体的，以重量份数计，由以下原料制成：由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：314～400份，石粉或石渣：8.5～22份，地质聚合物粘结剂：0.8～15.5份，减水剂：0.8～15份，水：28.5～32.5份。
优选的，以重量份数计，由以下原料制成：以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：368～400份，石粉或石渣：14.2～18份，地质聚合物粘结剂：1.7～7.5份，减水剂：2.6～6.7份，水：30～32.5份。
最优选的，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：385份，石粉或石渣：15.5份，地质聚合物粘结剂：5份，减水剂：4.6份，水：29.5份。
上述配方中优选的，所述的石粉或石渣为符山石、辉石和青河石按照2：2：1的质量比混合组成的混合物。
进一步地，一种如上所述的能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：
按配比将石粉或石渣、10％配方设计重量的水和碳酸氢钠拌合30s，使碳酸氢钠与符山石和/或辉石表面的二氧化硅充分反映，减少二氧化硅对吸附固化二氧化碳的影响；
然后加入粗集料和青河石、40％配方设计重量的水混合均匀拌合2分钟，使得粗集料与石粉或石渣不存在干湿不同的状态；
最后加入水泥、地质聚合物粘结剂、减水剂和剩余的50％配方设计重量的水，搅拌2分钟左右制成水泥混凝土混合料，必须保证混合料拌合均匀、不存在干湿不同的状态。
碳酸氢钠的加入量为每100重量份水泥对应加入0～0.75重量份的碳酸氢钠，优选加入0.10～0.22重量份，最优选加入0.13重量份。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(Ⅰ)本发明所采用的符山石和辉石中含有大量钙镁氧化物，空气中碳氧化物和硫化物经大孔隙水泥混凝土孔隙进入内部，与符山石和辉石反应生成钙盐和镁盐等固体颗粒，吸附并封存碳氧化物和硫化物，符山石和辉石在大孔隙水泥混凝土中的大孔隙辅助下提升净化空气效率。本发明所采用的青河石中含有大量的金属氧化物，可和符山石、辉石一起协同吸附并封存空气中的碳氧化物、二氧化硫。
(Ⅱ)本发明所采用的石粉或石渣为符山石、辉石和青河石经粉碎得到，符山石、辉石和青河石石粉或石渣的加入，可增强固碳大孔隙水泥混凝土路面的抗压强度，提高其路用性能。
(Ⅲ)本发明所采用的石粉或石渣为符山石、辉石和青河石经粉碎得到，符山石和辉石皆为大孔隙结构，可协同大孔隙水泥混凝土加强吸音降噪能力，降低车辆在行驶过程中产生的噪音。
(Ⅳ)本发明所采用的碳酸氢钠可去除符山石和辉石表面生成的二氧化硅表面层，加速碳氧化物和二氧化硫的固化封存。
(Ⅴ)本发明所采用的地质聚合物粘结剂是由地质聚合物制成的粘结材料，地质聚合物本身具有一定强度，不仅协同水泥发挥胶结效果还可起到一定的抗压作用。
(Ⅵ)本发明一种固碳大孔隙水泥混凝土具有良好的社会效益，符合绿色生态和可持续发展的特点。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：385份，石粉或石渣：15.5份，地质聚合物粘结剂：5份，减水剂：4.6份，水：29.5份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为符山石、辉石和青河石按照2：2：1的质量比混合组成的混合物
制备方法：
按配比将石粉或石渣、10％配方设计重量的水和碳酸氢钠拌合30s，使碳酸氢钠与符山石和/或辉石表面的二氧化硅充分反映，减少二氧化硅对吸附固化二氧化碳的影响；
然后加入粗集料和青河石、40％配方设计重量的水混合均匀拌合2分钟，使得粗集料与石粉或石渣不存在干湿不同的状态；
最后加入水泥、地质聚合物粘结剂、减水剂和剩余的50％配方设计重量的水，搅拌2分钟左右制成水泥混凝土混合料，必须保证混合料拌合均匀、不存在干湿不同的状态。其最佳状态为：粗集料的空隙率恰好被水泥浆所填充，凝固后形成坚固的密实整体。
碳酸氢钠的加入量为每100重量份水泥对应加入0～0.75重量份的碳酸氢钠，优选加入0.10～0.22重量份，最优选加入0.13重量份。
性能测试方法：
将搅拌好的本实施例的水泥混凝土混合料装入预制磨具进行浇筑成型。浇筑24小时后脱模,将试件放到温度是20士3℃,相对湿度为90％的标准养护室内养护一定龄期。试件尺寸为300mm×300mm×50mm的试件，标准养护28d。将成型后的试件放入充满汽车尾气的密闭空间中24h，测其碳氧化物的初始浓度和最终浓度。按规范要求测试其他性能。其性能测试结果如表1所示。
实施例2：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：314份，石粉或石渣：5份，地质聚合物粘结剂：4.6份，减水剂：4.6份，水：29.5份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为符山石和青河石按照2：1的质量比混合组成的混合物。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例3：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：368份，石粉或石渣：5份，地质聚合物粘结剂：4.6份，减水剂：4.6份，水：29.5份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为辉石和青河石按照2：1的质量比混合组成的混合物。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例4：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：15.5份，石粉或石渣：5份，地质聚合物粘结剂：4.6份，减水剂：4.6份，水：29.5份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为辉石和符山石按照1：1的质量比混合组成的混合物。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例5：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：368份，石粉或石渣：14.2份，地质聚合物粘结剂：1.7份，减水剂：2.6份，水：30份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为符山石、辉石和青河石按照2：2：1的质量比混合组成的混合物。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例6：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：400份，石粉或石渣：18.0份，地质聚合物粘结剂：7.5份，减水剂：6.7份，水：32.5份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为符山石和辉石按照1：1的质量比混合组成的混合物。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例7：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：380份，石粉或石渣：16.3份，地质聚合物粘结剂：7.0份，减水剂：5.5份，水：31.0份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为符山石和青河石按照2：1的质量比混合组成的混合物。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例8：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：360份，石粉或石渣：17份，地质聚合物粘结剂：6份，减水剂：6份，水：31.0份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为符山石和辉石按照1：1的质量比混合组成的混合物。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例9：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：400份，石粉或石渣：8.5份，地质聚合物粘结剂：15.5份，减水剂：15份，水：32.5份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为青河石和辉石按照1：2的质量比混合组成的混合物。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例10：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：400份，石粉或石渣：8.5份，地质聚合物粘结剂：15.5份，减水剂：15份，水：32.5份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；
粗集料为6-22mm的单粒级配。
石粉或石渣为辉石。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例11：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：314份，石粉或石渣：8.5份，地质聚合物粘结剂：0.8份，减水剂：0.8份，水：28.5份；水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；粗集料为6-22mm的单粒级配。石粉或石渣为符山石。
本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
实施例12：
本实施例给出一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：314份，石粉或石渣：22份，地质聚合物粘结剂：0.8份，减水剂：0.8份，水：28.5份；
水泥为42.5MPa的普通硅酸盐水泥；粗集料为6-22mm的单粒级配。石粉或石渣为辉石。本实施例的制备方法与实施例1的制备方法基本相同。
本实施例的性能测试方法与实施例1的性能测试方法相同，其性能测试结果如表1所示。
表1固碳大孔隙水泥混凝土的性能
由表1可知，上述实施例中的水泥混凝土经施工后的性能指标符合《透水水泥混凝土路面技术规范》CJJ/T135-2009规定的透水水泥混凝土的指标要求。《透水水泥混凝土路面技术规范》CJJ/T135-2009规定，当透水水泥混凝土抗压强度≧20.0MPa，弯拉强度≧2.5MPa，连续孔隙率≧10％，透水系数≧0.5mm/s。所述的固碳大孔隙水泥混凝土对CO2具有较好的吸附和封存的作用，建议使用于道路工程建设中。

Claims (9)

1.一种能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，其特征在于，以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：314～400份，石粉或石渣：8.5～22份，地质聚合物粘结剂：0.8～15.5份，减水剂：0.8～15份，水：28.5～32.5份；
所述的石粉或石渣为符山石和/或辉石与青河石组成的混合物；
所述的能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土的制备方法具体包括以下步骤：
按配比将除青河石外的石粉或石渣、10％配方设计重量的水和碳酸氢钠拌合30s；然后加入粗集料和青河石、40％配方设计重量的水混合均匀拌合2分钟；最后加入水泥、地质聚合物粘结剂、减水剂和剩余的50％配方设计重量的水，搅拌2分钟左右制成水泥混凝土混合料。
2.如权利要求1所述的能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，其特征在于：所述的石粉或石渣为符山石和青河石的组合时，符山石和青河石的质量比为2：1；所述的石粉或石渣为辉石和青河石的组合时，辉石和青河石的质量比为2：1；所述的石粉或石渣为符山石、辉石和青河石的组合时，符山石、辉石和青河石的质量比为2：2：1。
3.如权利要求1所述的能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，其特征在于：以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：368～400份，石粉或石渣：14.2～18份，地质聚合物粘结剂：1.7～7.5份，减水剂：2.6～6.7份，水：30～32.5份。
4.如权利要求3所述的能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，其特征在于：以重量份数计，由以下原料制成：水泥：100份，粗集料：385份，石粉或石渣：15.5份，地质聚合物粘结剂：5份，减水剂：4.6份，水：29.5份。
5.如权利要求1至4任一权利要求所述的能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土，其特征在于：所述的石粉或石渣为符山石、辉石和青河石按照2：2：1的质量比混合组成的混合物。
6.一种权利要求1至4任一权利要求所述的能够吸附二氧化碳的大孔隙水泥混凝土的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
按配比将除青河石外的石粉或石渣、10％配方设计重量的水和碳酸氢钠拌合30s；然后加入粗集料和青河石、40％配方设计重量的水混合均匀拌合2分钟；最后加入水泥、地质聚合物粘结剂、减水剂和剩余的50％配方设计重量的水，搅拌2分钟左右制成水泥混凝土混合料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的碳酸氢钠的加入量为每100重量份水泥对应加入0～0.75重量份的碳酸氢钠。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的碳酸氢钠的加入量为每100重量份水泥对应加入0.10～0.22重量份的碳酸氢钠。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的碳酸氢钠的加入量为每100重量份水泥对应加入0.13重量份的碳酸氢钠。
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