CN114956698A - 一种新型碳化再生压制砖的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型碳化再生压制砖的制备方法，包括以下步骤：S1原料预处理；S2碳化处理；S3配料1；S4配料2；S5成型；S6养护条件1；S7养护条件2。本发明通过再生混凝土的利用量达到了80‑90％，表面积的增大加速了碳化进程，通过碳化的方式处理再生混凝土粉可吸收较多的二氧化碳，一吨再生混凝土粉理论上可吸收0.5吨二氧化碳；另外碳化是以矿物态固定二氧化碳，CO2以碳酸盐矿物态的形式被固封在建材制品中，更安全稳定；相较于蒸压砖的蒸压步骤，本发明中可以省略掉，这不但减少了工业流程而且节约了资源，对环境保护起很大作用，若此砖经过蒸压养护步骤，则其力学性能将进一步提升。
Description
技术领域
本发明涉及制砖技术领域，具体涉及一种新型碳化再生压制砖的制备方法。
背景技术
当前，我国正处于城镇加速推进的快速发展期，城市的发展空间不断扩大，城市基础设施承受的压力越来越大，在城镇化加速推进的过程中，一些老旧建筑不断被拆除、新建，产生大量建筑垃圾，不仅污染了城市环境，而且造成了极大浪费，建筑垃圾安全处置和综合利用已日益受到人们的重视，建筑垃圾再利用是保护环境、节约资源的最好途径。另外，气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。为了建筑垃圾再利用以及响应碳中和这两个目的，相关人们进行了深入研究，其中利用建筑垃圾和二氧化碳用于制作碳化压制砖就是途径之一。现有蒸压砖技术对建筑垃圾处理技术较少而且利用程度不高，大部分需要加10％以上的水泥，需要蒸压养护，另外还需要添加一定的外加剂，这不但不能降低资源消耗，而且污染环境。我国目前建筑垃圾的再利率仍较低，主要应用为：(1)作建筑物基础垫层或道路垫层；(2)经破碎后生产混凝土砌块砖、铺路砖等；(3)将废混凝土，废砖经粉碎、整形、过筛制成骨料替代砂石。上述三点主要应用中，存在以下问题，第一种方法的产品附加值低且对于巨量的建筑垃圾来说消耗量太少，第二种方法采用的水泥用量一般超过10％或者更多，且砖的质量差，第三种方法制成的骨料因残余砂浆含量多、形状多呈针状，骨料其性能远差于天然砂石，许多重要建筑物(如高速公路、高层建筑、桥梁等)不允许采用，限制了它的应用。我国是世界上煤炭和水泥生产和消费大国，大量高能耗的电厂、炼厂、水泥厂云集，且现阶段产业发展基本还是依靠传统化石能源，能源利用中的70％为煤炭，仍处于煤炭时代，一直面临着CO2减排的巨大压力。到目前为止，与其分离相关的研究基本上全部集中在化学试剂吸收、物理过滤分离以及化石燃料的新型利用技术等方面，而CO2的固化封存研究主要集中在海洋封存、地质封存油井封存、植物吸收、微生物固碳、矿物封存以及钙镁基固体废弃物的固化储存。本世纪关于CO2的减排和储存，国内外主要集中在将CO2储存在深海海底和地底，该封存技术不仅投资巨大，而且大量的二氧化碳溶解在海水中，造成海洋酸化，影响海底沉积岩层，对海洋生态环境有很大影响，由于地壳运动作用封存于海底和地质的二氧化碳气体可能会重新释放到大气中，难以实现永久封存。为此研发一种新型的碳化再生压制砖，它由80-90％的建筑垃圾组成，可以消耗大量的建筑垃圾，建筑垃圾在处理过程由于碳化作用吸收CO2可达到永久封存的目的，另外它不需额外添加水泥。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种新型碳化再生压制砖的制备方法，采用新的配方及工艺，具备吸收CO2，减少水泥用量等优点，以解决上述背景技术中的问题。
(二)技术方案
为实现上述背景的目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型碳化再生压制砖的制备方法，包括以下步骤：
S1原料预处理：
将回收的废弃混凝土中的水泥石粉粉碎后磨成细粉；
S2碳化处理：
将再生混凝土粉放入碳化室,调节碳化参数为：温度为20±2℃，相对湿度为70±5％，二氧化碳浓度为20±3％，以及二氧化碳的压强为0.1Mpa，碳化龄期为12天；
S3配料1：
按干重称取碳化再生混凝土粉、氢氧化钙和减水剂，外掺水；
S4配料2：
按干重称取碳化再生混凝土粉、矿渣和氢氧化钠，外掺水；
S5成型：
将混合均匀的坯料输送至成型车间，压制成型，得到标准砖砖坯；
S6养护条件1：
将压制成型的砖坯放入养护室养护7d；
S7养护条件2：
将压制成型的砖坯放入养护室养护3d，之后在水中养护4d。
优选的，所述S1中粉磨后的材料粒径<0.95微米，155目目筛筛余量不超过10％。
优选的，所述S3中水固比为0.15-0.30，搅拌均匀。
优选的，所述S4中水固比为0.15-0.30，搅拌均匀。
优选的，所述碳化再生混凝土粉、矿渣、氢氧化钠、氢氧化钙、水、外加剂的重量份数比为80-90：10-30：3-15：5-25：15-30：0.1-0.5。
优选的，所述S5中加载压力10-35Mpa，采用半干法压制成型，混合料的含水率直接影响泥团的粘性和可塑性，含水率过低则可塑性差，影响成型效果，骨料和粉料粘结性不好，外观缺陷多，含水率过高则易粘结模具，可承载压力降低，这些都会导致一次成型成品合格率降低，因此应严格控制混合料含水率为15-30％。此外，成型压力大小也会影响成品质量，压力过大容易造成再生砖出现层裂。
优选的，所述S6中温度为25±2℃，相对湿度95％。
优选的，所述S7中温度为25±2℃，相对湿度95％，先在养护室中养护3d，然后放到水中养护4d，之后再在养护室中养护7d。
附图说明
图1为本发明实施例采用的混凝土碳化试验箱结构示意图；
图2为本发明实施例碳化前后的再生混凝土粉；
图3为本发明实施例压制模具结构示意图；
图4为本发明实施例压力机的结构示意图；
图5为本发明实施例碳化再生混凝土粉的XRD图。
图中：S1原料预处理，S2碳化处理，S3配料1，S4配料2，S5成型，S6 养护条件1，S7养护条件2。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供的新型碳化再生压制砖的制备方法，具备以下有益效果：
1、该新型碳化再生压制砖的制备方法，通过再生混凝土的利用量达到了 80-90％，一般而言，低于此用量的再生混凝土处置方案和发明意义不大，没有实际工业化应用价值，不需添加水泥。
2、该新型碳化再生压制砖的制备方法，通过球磨之后的再生混凝土粉，其颗粒粒径与水泥粒径相似，其较小的粒径增大了碳化的接触面积，使其碳化生成的硅胶更多，为后续与氢氧化钙反应生成更多的水化硅酸钙，提供强度；另外表面积的增大加速了碳化进程。
3、该新型碳化再生压制砖的制备方法，通过碳化的方式处理再生混凝土粉可吸收较多的二氧化碳，一吨再生混凝土粉理论上可吸收0.5吨二氧化碳；另外碳化是以矿物态固定二氧化碳，CO2以碳酸盐矿物态的形式被固封在建材制品中，更安全稳定；相较于蒸压砖的蒸压步骤，本发明中可以省略掉，这不但减少了工业流程而且节约了资源，对环境保护起很大作用，若此砖经过蒸压养护步骤，则其力学性能将进一步提升。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
参见图1-5，本发明实施例提供的新型碳化再生压制砖的制备方法，包括以下步骤：
碳化再生混凝土粉、矿渣、氢氧化钠、氢氧化钙、水、外加剂的重量份数比为80-90：10-30：3-15：5-25：15-30：0.1-0.5；通过再生混凝土的利用量达到了80-90％，一般而言，低于此用量的再生混凝土处置方案和发明意义不大，没有实际工业化应用价值，不需添加水泥，通过球磨之后的再生混凝土粉，其颗粒粒径与水泥粒径相似，其较小的粒径增大了碳化的接触面积，使其碳化生成的硅胶更多，为后续与氢氧化钙反应生成更多的水化硅酸钙，提供强度；另外表面积的增大加速了碳化进程，通过碳化的方式处理再生混凝土粉可吸收较多的二氧化碳，一吨再生混凝土粉理论上可吸收0.5吨二氧化碳；另外碳化是以矿物态固定二氧化碳，CO2以碳酸盐矿物态的形式被固封在建材制品中，更安全稳定；相较于蒸压砖的蒸压步骤，本发明中可以省略掉，这不但减少了工业流程而且节约了资源，对环境保护起很大作用，若此砖经过蒸压养护步骤，则其力学性能将进一步提升；
S1原料预处理：
将回收的废弃混凝土中的水泥石粉粉碎后磨成细粉，粉磨后的材料粒径 <0.95微米，155目目筛筛余量不超过10％，将回收的废弃混凝土中的水泥石粉粉碎后用滚筒式球磨机球磨15分钟球磨机粉磨成细粉，粉磨后的材料粒径 <0.95微米，155目目筛筛余量不超过10％；
S2碳化处理：
将再生混凝土粉放入碳化室,调节碳化参数为：温度为20±2℃，相对湿度为70±5％，二氧化碳浓度为20±3％，以及二氧化碳的压强为0.1Mpa，碳化龄期为12天，将再生混凝土粉放入CABR-HTX12型混凝土碳化试验箱(如图 1所示)进行碳化获得碳化再生混凝土粉(CRP)，碳化试验采用的条件为：温度为20±2℃，相对湿度为70±5％，二氧化碳浓度为20±3％，以及二氧化碳的压强为0.1MPa，碳化龄期为12天。呈灰色的RP(图2a)经碳化后变成了淡黄色的CRP(图2b)；
S3配料1：
按干重称取碳化再生混凝土粉、氢氧化钙和减水剂，外掺水，水固比为 0.15-0.30，搅拌均匀，称取再生混凝土粉(CRP)90份，95％纯度的氢氧化钙 10份，自来水20份，聚羧酸系减水剂0.1份，将减水剂溶于水，将再生混凝土粉(CRP)与氢氧化钙倒入搅拌机混合搅拌1min，然后倒入大约一半的水，搅拌2min，之后将剩余的一半水倒入搅拌3min；
S4配料2：
按干重称取碳化再生混凝土粉、矿渣和氢氧化钠，外掺水，水固比为 0.15-0.30，搅拌均匀；
S5成型：
将混合均匀的坯料输送至成型车间，压制成型，得到标准砖砖坯，加载压力10-35Mpa，采用半干法压制成型，混合料的含水率直接影响泥团的粘性和可塑性，含水率过低则可塑性差，影响成型效果，骨料和粉料粘结性不好，外观缺陷多，含水率过高则易粘结模具，可承载压力降低，这些都会导致一次成型成品合格率降低，因此应严格控制混合料含水率为15-30％。此外，成型压力大小也会影响成品质量，压力过大容易造成再生砖出现层裂，用液体石蜡涂抹压制模具的内腔以及冲模(如图3所示)(40×40×80mm)，将搅拌好的粉体装入模具分层压实，然后将装载好的模具放到压力机(如图4所示) 下，调节参数为：加载速率160N/s(0.1MPa/s)，最大压力32kN(压强20MPa), 加载到最大压力时保持10s，然后卸载到20kN,卸载速率为2kN/s，得到40× 40×40mm的样品；
S6养护条件1：
将压制成型的砖坯放入养护室养护7d，温度为25±2℃，相对湿度95％，将压制好的样品放入养护箱中养护7d，养护箱参数为：温度为25±2℃，相对湿度为95±2％，7d后样品强度达到13.3MPa；
S7养护条件2：
将压制成型的砖坯放入养护室养护3d，温度为25±2℃，相对湿度95％，先在养护箱中养护3d，然后放到水中养护4d，之后再在养护室中养护7d，将压制好的40×40×40mm样品放入养护箱中养护3d，接着将样品放入水中养护 (样品完全浸没)4d，之后继续在养护箱中养护7d，其强度能达到20MPa。
实施例二：
本发明实施例提供的新型碳化再生压制砖的制备方法，包括以下步骤：
碳化再生混凝土粉、矿渣、氢氧化钠、氢氧化钙、水、外加剂的重量份数比为80-90：10-30：3-15：5-25：15-30：0.1-0.5；通过再生混凝土的利用量达到了80-90％，一般而言，低于此用量的再生混凝土处置方案和发明意义不大，没有实际工业化应用价值，不需添加水泥，通过球磨之后的再生混凝土粉，其颗粒粒径与水泥粒径相似，其较小的粒径增大了碳化的接触面积，使其碳化生成的硅胶更多，为后续与氢氧化钙反应生成更多的水化硅酸钙，提供强度；另外表面积的增大加速了碳化进程，通过碳化的方式处理再生混凝土粉可吸收较多的二氧化碳，一吨再生混凝土粉理论上可吸收0.5吨二氧化碳；另外碳化是以矿物态固定二氧化碳，CO2以碳酸盐矿物态的形式被固封在建材制品中，更安全稳定；相较于蒸压砖的蒸压步骤，本发明中可以省略掉，这不但减少了工业流程而且节约了资源，对环境保护起很大作用，若此砖经过蒸压养护步骤，则其力学性能将进一步提升；
S1原料预处理：
将回收的废弃混凝土中的水泥石粉粉碎后磨成细粉，粉磨后的材料粒径 <0.95微米，155目目筛筛余量不超过10％，将回收的废弃混凝土中的水泥石粉粉碎后用滚筒式球磨机球磨15分钟球磨机粉磨成细粉，粉磨后的材料粒径 <0.95微米，155目目筛筛余量不超过10％；
S2碳化处理：
将再生混凝土粉放入碳化室,调节碳化参数为：温度为20±2℃，相对湿度为70±5％，二氧化碳浓度为20±3％，以及二氧化碳的压强为0.1Mpa，碳化龄期为12天，将再生混凝土粉放入CABR-HTX12型混凝土碳化试验箱(如图 1所示)进行碳化获得碳化再生混凝土粉(CRP)，碳化试验采用的条件为：温度为20±2℃，相对湿度为70±5％，二氧化碳浓度为20±3％，以及二氧化碳的压强为0.1MPa，碳化龄期为12天，呈灰色的RP(图2a)经碳化后变成了淡黄色的CRP(图2b)；
S3配料1：
按干重称取碳化再生混凝土粉、氢氧化钙和减水剂，外掺水，水固比为 0.15-0.30，搅拌均匀，称取再生混凝土粉(CRP)90份，矿渣10份，氢氧化钠5份，自来水20份，将氢氧化钠提前1天溶于水制成氢氧化钠溶液，将再生混凝土粉(CRP)与氢氧化钙倒入搅拌机混合搅拌1min，然后倒入大约一半的溶液，搅拌2min，之后将剩余的一半溶液倒入搅拌3min；
S4配料2：
按干重称取碳化再生混凝土粉、矿渣和氢氧化钠，外掺水，水固比为 0.15-0.30，搅拌均匀；
S5成型：
将混合均匀的坯料输送至成型车间，压制成型，得到标准砖砖坯，加载压力10-35Mpa，采用半干法压制成型，混合料的含水率直接影响泥团的粘性和可塑性，含水率过低则可塑性差，影响成型效果，骨料和粉料粘结性不好，外观缺陷多，含水率过高则易粘结模具，可承载压力降低，这些都会导致一次成型成品合格率降低，因此应严格控制混合料含水率为15-30％。此外，成型压力大小也会影响成品质量，压力过大容易造成再生砖出现层裂，用液体石蜡涂抹压制模具的内腔以及冲模(如图3所示)(40×40×80mm)，将搅拌好的粉体装入模具分层压实，然后将装载好的模具放到压力机(如图4所示) 下，调节参数为：加载速率160N/s(0.1MPa/s)，最大压力32kN(压强20MPa), 加载到最大压力时保持10s，然后卸载到20kN,卸载速率为2kN/s，得到40× 40×40mm的样品；
S6养护条件1：
将压制成型的砖坯放入养护室养护7d，温度为25±2℃，相对湿度95％；
S7养护条件2：
将压制成型的砖坯放入养护室养护3d，温度为25±2℃，相对湿度95％，然后放到水中养护4d，之后再在养护室中养护7d，将压制好的40×40×40mm 样品放入养护箱中养护3d，接着将样品放入水中养护(样品完全浸没)4d，之后继续在养护箱中养护7d，其强度能达到27MPa。养护箱参数为：温度为25 ±2℃，相对湿度为95±2％。
在本发明其他的实施例中，在上述记载的范围内，具体选择不同的组分、配比、工艺参数，均可以达到本发明记载的技术效果，故不再将其一一列出。
本发明的工作原理是：可大量利用建筑垃圾，对垃圾围城的困境是一条很好的出路，另外，它不使用水泥，而且吸收二氧化碳，是一种环境友好的再生砖。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种新型碳化再生压制砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1原料预处理：
将回收的废弃混凝土中的水泥石粉粉碎后磨成细粉；
S2碳化处理：
将再生混凝土粉放入碳化室,调节碳化参数为：温度为20±2℃，相对湿度为70±5％，二氧化碳浓度为20±3％，以及二氧化碳的压强为0.1Mpa，碳化龄期为12天；
S3配料1：
按干重称取碳化再生混凝土粉、氢氧化钙和减水剂，外掺水；
S4配料2：
按干重称取碳化再生混凝土粉、矿渣和氢氧化钠，外掺水；
S5成型：
将混合均匀的坯料输送至成型车间，压制成型，得到标准砖砖坯；
S6养护条件1：
将压制成型的砖坯放入养护室养护7d；
S7养护条件2：
将压制成型的砖坯放入养护室养护3d，水养护4d。
2.根据权利要求1所述的新型碳化再生压制砖的制备方法，其特征在于，所述S1中粉磨后的材料粒径<0.95微米，155目目筛筛余量不超过10％。
3.根据权利要求1所述的新型碳化再生压制砖的制备方法，其特征在于，所述S3中水固比为0.15-0.30，搅拌均匀。
4.根据权利要求1所述的新型碳化再生压制砖的制备方法，其特征在于，所述S4中水固比为0.15-0.3，搅拌均匀。
5.根据权利要求1所述的新型碳化再生压制砖的制备方法，其特征在于，包括以下重量份数配比的原料：所述碳化再生混凝土粉、矿渣、氢氧化钠、氢氧化钙、水、外加剂的重量份数比为80-90：10-30：3-15：5-25：15-30：0.1-0.5。
6.根据权利要求1所述的新型碳化再生压制砖的制备方法，其特征在于，所述S5中加载压力10-35Mpa。
7.根据权利要求1所述的新型碳化再生压制砖的制备方法，其特征在于，所述S6中温度为25±2℃，相对湿度95％。
8.根据权利要求1所述的新型碳化再生压制砖的制备方法，其特征在于，所述S7中温度为25±2℃，相对湿度95％，先在养护室养护3d，然后放到水中养护4d，之后再在养护室中养护7d。
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