CN109320290B - 一种混凝土预制品增强固碳的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土预制品增强固碳的加工方法，其实施步骤是：将制备好的混凝土预制品，浸泡于钙基碱性溶液中，浸泡一段时间后，取出碱浸后的混凝土预制品，置于碳化养护窑中，向碳化养护窑中通入含有CO2的废热烟气，混凝土预制品碳酸化养护一段时间后，从碳化养护窑中取出，完成预制品的增强固碳加工。本发明主要目的在于提出一种混凝土预制品增强固碳的加工方法，特别适用于无机硅酸盐类预制品的增强和烟气CO2矿化固定减排，工艺简单易行，社会、环保和经济效益明显，易于工业化实施应用。

Description

一种混凝土预制品增强固碳的加工方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土预制品增强固碳的加工方法，属于混凝土增强和烟气中CO2矿化固定减排技术领域。
背景技术
混凝土预制品广泛应用于土木和建筑工程，由于原料成本和制备工艺成本的影响，混凝土预制品目前仍然存在高强度质量要求和低成本生产的矛盾问题，急需要开发一种能够解决或平衡这个矛盾问题的新技术；另一方面，随着全球气候变暖，二氧化碳减排问题成为国际关注焦点，利用氢氧化钙矿化固定CO2，且协同制备碳酸钙产品的新技术开发，已经成为CO2大规模、低成本、高效益减排与利用的重要途径。在此背景下，国内外学者对混凝土预制品的增强和碳化做了大量研究工作。
中国专利CN201510344415，公开了“一种用石灰水提高混凝土耐久性的方法”,该方法的特征在于：用低 R2O 杂质含量的生石灰配制石灰水溶液，在混凝土构筑物的干燥表面喷洒石灰水溶液呈潮湿状态，待混凝土构筑物表面风干后再喷洒下一次，重复上述步骤；所述生石灰中 CaO 含量高于 0.05％，该专利仅为单一喷洒石灰水，提高试块性能有限。
中国专利CN201510165762，公开了“一种 CO2矿化钢渣制备轻质建材及其制备的方法”,该方法的特征在于：以0.1mm～0.6mm的钢渣、膨胀珍珠岩、CO2气体、水为主要原料，CO2浓度20%～99.9% ppm，碳化压力（CO2分压）为 0.05MPa～1MPa；碳化温度 5℃～85℃，碳化压力在0.05MPa～0.6MPa，碳化时间在10min～200min，该专利仅为单一碳化养护，提高试块性能有限。
中国专利CN200710190806，公开了“针对加气混凝土绝热和材料力学性能提升的关键技术方案”,该发明的特征在于：用温度为0～57℃，纯度大于99%的超冷CO2气体，在养护窑内养护30～40分钟，不超过60分钟，该专利仅为单一碳化养护，且CO2为超冷气体制备较困难，不利于工业化。。
中国专利CN200710017006，公开了“碳化养护加气混凝土”,该发明的特征在于：二氧化碳浓度大于15%，养护气体压力大于1bar，碳化养护温度30～200℃，养护时间为2～24h，该专利仅为单一碳化养护，提高试块性能有限。
综上所述，现有混凝土增强固碳技术大多停留在单一喷洒石灰水和单一碳化养护混凝土制品技术层面，对混凝土强度的提升和CO2矿化固定减排的程度受限。
发明内容
本发明旨在提供一种混凝土预制品增强固碳的加工方法，提高了混凝土预制品的强度和增加CO2矿化固定减排能力，体现更加明显的社会效益、环保效益和经济效益。
本发明提供了一种混凝土预制品增强固碳的加工方法，包括下述步骤：首先，将混凝土预制品置于钙基碱性溶液中浸泡一段时间；然后，取出碱浸后的混凝土预制品置于碳化养护窑中；最后，将含有CO2的废热烟气通入碳化养护窑中，混凝土预制品在常压碳化养护窑中停留一段时间后，从碳化养护窑中取出混凝土预制品，即完成预制品的增强固碳加工过程。
上述方法中，所述混凝土预制品，包括但不限于水泥混凝土预制品、发泡混凝土预制品、固废基活性胶凝料混凝土预制品、固废基活性胶凝料发泡混凝土预制品等。
上述方法中，所述钙基碱性溶液，其中含有钙离子，包括但不限于石灰水、电石渣水溶液、钢渣水溶液中的一种或几种的混合物，该碱性溶液的制备方法为将以上三种碱性物质的一种或者几种放于水中搅拌，静置，然后取上清液用来浸泡预制混凝土试块。
上述方法中，所述混凝土预制品在钙基碱性溶液中的浸泡时间为0.5-24小时。
上述方法中，所述碳化养护的CO2来源，包括但不限于燃煤电厂废热烟气、石灰窑废热烟气、钢铁厂废热烟气、化工厂废热烟气、水泥厂废热烟气中的一种。
上述方法中，所述碳化养护时间，依据混凝土预制品的质量不同（密度不同，适用于常见的混凝土试块，包括加气块、水泥混凝土试块等），以及通入碳化养护窑中废热烟气中的CO2含量不同，来调节确立其碳化养护时间，要求混凝土预制品浸入氢氧化钙全部被烟气中CO2碳化反应；本发明中设置的碳化养护时间为24-48小时。
进一步地，所述碳化养护温度为50~80℃、通入碳化养护窑中废热烟气中的CO2体积浓度为10%~20%。
本发明的有益效果：
本发明的优点在于充分利用工业碱性固体废弃物和工业含CO2的废热烟气为混凝土预制品的增强固碳剂，成本低廉，可大幅度增加混凝土预制品的强度，改善其性能指标，同时大规模、低成本实现工业废热烟气的余热利用和CO2矿化固定减排，设备系统简单易操作，实用性强，社会效益、环保效益和经济效益显著，易于工业化推广应用。
附图说明
图1为实施例1~3中不同浸泡时间下试块的强度变化图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
取两块同等条件下（同一批次，制备条件相同）制备的发泡混凝土制备成100mm×100mm×100mm的标准试块，按照《泡沫混凝土砌块》（JC/T1062-2007）测试其中一块发泡的抗压强度与绝干密度分别为2.4MPa、617kg/m3，然后取试块放于预制好的澄清石灰水中（将电石渣溶解于水中静置、过滤取上清液）浸泡3h，后放入含有CO2热烟气的养护窑中进行养护（窑内温度为60℃、CO2浓度为20%），养护24h后烘干，测试试块增重试块增重4.1%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为4.1Mpa、641.7 kg/m3，试块强度上升71%。
实施例2
本实施例与实施例1相同，不同之处在于试块在预制好的澄清石灰水中浸泡12h，测试试块增重试块增重5.7%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为5.3Mpa、652.2 kg/m3，试块强度上升121%。
实施例3
本实施例与实施例1相同，不同之处在于试块在预制好的澄清石灰水中浸泡24h，测试试块增重试块增重6.5%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为5.9Mpa、657.2 kg/m3，试块强度上升146%，根据实施例1~3绘制柱状图如图1所示。
实施例4
本实施例与实施例1相同，不同之处在于试块在养护窑中养护36h后烘干，测试试块增重试块增重4.7%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为4.7Mpa、649.2 kg/m3，试块强度上升96%。
实施例5
本实施例与实施例1相同，不同之处在于试块在养护窑中养护48h后烘干，测试试块增重试块增重5.5%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为5.3Mpa、651.1 kg/m3，试块强度上升121%。
实施例6
本实施例与实施例1相同，不同之处在于试块在预制好的澄清石灰水中浸泡12h，试块在养护窑中养护36h后烘干，测试试块增重试块增重6.7%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为5.5Mpa、653.2 kg/m3，试块强度上升129%。
实施例7
本实施例与实施例1相同，不同之处在于试块在预制好的澄清石灰水中浸泡12h，试块在养护窑中养护48h后烘干，测试试块增重试块增重7.5%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为9Mpa、652.2 kg/m3，试块强度上升157%。
实施例8
本实施例与实施例1相同，不同之处在于试块在预制好的澄清石灰水中浸泡24h，试块在养护窑中养护36h后烘干，测试试块增重试块增重7.8%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为8.7Mpa、662.2 kg/m3，试块强度上升149%。
实施例9
本实施例与实施例1相同，不同之处在于试块在预制好的澄清石灰水中浸泡24h，试块在养护窑中养护48h后烘干，测试试块增重试块增重8.5%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为9.7Mpa、672.2 kg/m3，试块强度上升177%。
实施例10
取两块同等条件下制备的（同一批次，制备条件相同）非发泡试块测试其中一块抗压强度与绝干密度分别为35MPa、3345kg/m3，然后取试块放于预制好的澄清石灰水中（将电石渣溶解于水中静置、过滤取上清液）浸泡3h，后放入含有CO2热烟气的养护窑中进行养护（窑内温度为60℃、CO2浓度为20%），养护24h后烘干，测试试块增重试块增重4.1%，测试试块的抗压强度与绝干密度分别为49Mpa、3450 kg/m3，试块强度上升40%。

Claims (3)

1.一种混凝土预制品增强固碳的加工方法，其特征在于：包括下述步骤：首先，将混凝土预制品置于钙基碱性溶液中浸泡；然后，取出碱浸后的混凝土预制品置于碳化养护窑中；最后，将含有CO2的废热烟气通入碳化养护窑中，混凝土预制品在常压碳化养护窑中停留，从碳化养护窑中取出混凝土预制品，即完成预制品的增强固碳加工过程；所述钙基碱性溶液为含有钙离子的饱和溶液，其中包括石灰水、电石渣水溶液、钢渣水溶液中的一种或几种的混合物；所述混凝土预制品在钙基碱性溶液中的浸泡时间为24小时；所述碳化养护温度为60~80℃、通入碳化养护窑中废热烟气中的CO2体积浓度为10%~20%;所述碳化养护时间为48小时。
2.根据权利要求1所述的混凝土预制品增强固碳的加工方法，其特征在于：所述混凝土预制品，包括水泥混凝土预制品、发泡混凝土预制品、固废基活性胶凝料混凝土预制品、固废基活性胶凝料发泡混凝土预制品中的一种。
3.根据权利要求1所述的混凝土预制品增强固碳的加工方法，其特征在于：所述碳化养护的CO2来源，包括燃煤电厂废热烟气、石灰窑废热烟气、钢铁厂废热烟气、化工厂废热烟气、水泥厂废热烟气中的一种。
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