CN114956735A - 一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土及其制备方法，它涉及土木工程材料技术领域。它包括以下原材料：水泥、粉煤灰、矿渣、湿法机制砂、干法机制砂、大石子、小石子、水、减水剂、二氧化碳。本发明有益效果为：在预拌混凝土时通入二氧化碳可有效的将二氧化碳永久的封存在混凝土中，减少了温室气体的排放，具有一定的社会效益，同时通过调节二氧化碳剂量及掺合料配比可有效提高8‑15％的混凝土强度，在保持胶凝材料用量不变的条件下提高混凝土的强度等级，并相对地，在保持强度不变的条件下可减少约5％‑8％胶凝材料的用量，从而使每方混凝土产生额外价值，可大幅度减少的成本，具有较大经济价值，且本发明的制备时间短，大大提高了工业生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程材料技术领域，具体涉及一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料，其二氧化碳排放量与其水泥使用量成正比，每制备1吨水泥将排放近900公斤二氧化碳，约占全球二氧化碳排放量的7％，然而，研究表明，水泥中的Ca2+在水溶液条件下可以和二氧化碳中的CO3 2-反应生成纳米级的CaCO3，填充在混凝土空隙中增加固相体积，提高浆体的密实度，从而提高强度，如果一个工业过程可以将二氧化碳作为生产混凝土的原料，那么就可以广泛地封存利用二氧化碳，从而缓解温室效应。
CN113650160A公开了一种搅拌中添加二氧化碳的混凝土建材制备方法及装置，但其通入二氧化碳进行处理的时间为25-35min，处理时间过长，CN112191093A公开了一种用水泥基材料固定二氧化碳的方法，利用二氧化碳排出过程引入液态水加速碳化反应速度，提高工业排放二氧化碳的吸收效率，但是仅能达到固定二氧化碳的目的，水泥基材料性能并无明显提升，综上所述，现有专利效率较低，无法大规模推广，同时功能性单一。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中不足与缺陷，提供一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土及其制备方法，在预拌混凝土时通入二氧化碳可有效的将二氧化碳永久的封存在混凝土中，减少了温室气体的排放，具有一定的社会效益，同时通过调节二氧化碳剂量及掺合料配比可有效提高8-15％的混凝土强度，在保持胶凝材料用量不变的条件下提高混凝土的强度等级，并相对地，在保持强度不变的条件下可减少约5％-8％胶凝材料的用量，从而使每方混凝土产生额外价值，可大幅度减少的成本，具有较大经济价值，且本发明的制备时间短，大大提高了工业生产效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土及其制备方法，它包括以下原材料：水泥、粉煤灰、矿渣、湿法机制砂、干法机制砂、大石子、小石子、水、减水剂、二氧化碳。
进一步的，所述以上原料按重量份剂具体为：水泥：224-320份、粉煤灰：0-90份、矿渣：0-96份、湿法机制砂：385-415份、干法机制砂：415-572份、大石子：764-812份、小石子：140-160份、水：150-160份、减水剂：5.7-9.6份、二氧化碳：0.16-3.85份。
进一步的，所述以上原料制备的具体步骤为：制备时将水泥、粉煤灰、矿渣、湿法机制砂、干法机制砂、大石子、小石子按配比投入搅拌锅搅拌10S，然后在混凝土搅拌过程中加入减水剂和水搅拌15-20S，当混凝土明显出浆时，通入二氧化碳搅拌10-30S，之后搅拌10S，所述搅拌锅关闭后为密封状态，不会泄露气体。
进一步的，所述二氧化碳可为液态或气态，且其气态时浓度为10％-99.9％，当为液态时，跟据混凝土的配合比选用不同类型的减压阀及二氧化碳喷射速率。若胶凝材料总量较多，选着具备加热功能的减压阀以使液态二氧化碳部分转化为气态，当喷射进混凝土时为气液混合物，这样能更有效的促进混凝土水化，提高混凝土性能。
进一步的，所述水泥可为复合硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，但两者初凝时间均＞100min，终凝时间均＜500min。
进一步的，所述矿渣粉为S95级别，28天活性指数≥99.9％，流动度比≥95％。
进一步的，所述大石子公称粒径5-31.5mm，表观密度≥2600kg/m3，松散堆积空隙率≤40％，含泥量≤0.3％，泥块含量小于等于0.1％，针片状含量≤5.2％，总机制砂子与石子按照质量比5.5：4.5计算。
进一步的，所述小石子公称粒径5-10mm。
进一步的，所述机制砂的石粉含量≤5.0％，表观密度＞2700kg/m3。
进一步的，所述减水剂为缓凝高效减水剂，PH值为6±0.5。
本发明的工作原理：在搅拌混凝土的过程中喷射二氧化碳，通过精准调控二氧化碳的喷射速率及混凝土配合比，使固定剂量的二氧化碳与水泥等碱性胶凝材料中的硅酸三钙，硅酸二钙等反应原位生成均匀分布的纳米级碳酸钙颗粒及水化硅酸钙凝胶。该反应促使水泥中硅酸三钙水化，促进混凝土强度的提高，在保持强度不变的条件下可相对减少5-8％胶凝材料用量，由于均匀分散的纳米碳酸钙颗粒只是作为成核位点，促进水化，因此不会影响孔隙溶液碱度的发展，从而不会碳酸化混凝土，因此无需担心钢筋腐蚀及混凝土耐久性的问题。
具体实施方式
实施例一
本具体实施方式采用的技术方案是：它包括以下原材料：水泥、粉煤灰、矿渣、湿法机制砂、干法机制砂、大石子、小石子、水、减水剂、二氧化碳所述以上原料按重量份剂具体为：水泥：224-320份、粉煤灰：0-90份、矿渣：0-96份、湿法机制砂：385-415份、干法机制砂：415-572份、大石子：764-812份、小石子：140-160份、水：150-160份、减水剂：5.7-9.6份、二氧化碳：0.16-3.85份，所述以上原料制备的具体步骤为：制备时将水泥、粉煤灰、矿渣、湿法机制砂、干法机制砂、大石子、小石子按配比投入搅拌锅搅拌10S，然后在混凝土搅拌过程中加入减水剂和水搅拌15-20S，当混凝土明显出浆时，通入二氧化碳搅拌10-30S，之后搅拌10S，所述搅拌锅关闭后为密封状态，不会泄露气体。
所述二氧化碳可为液态或气态，且其气态时浓度为10％-99.9％，当为液态时，跟据混凝土的配合比选用不同类型的减压阀及二氧化碳喷射速率。若胶凝材料总量较多，选着具备加热功能的减压阀以使液态二氧化碳部分转化为气态，当喷射进混凝土时为气液混合物，这样能更有效的促进混凝土水化，提高混凝土性能，所述水泥可为复合硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，但两者初凝时间均＞100min，终凝时间均＜500min，所述矿渣粉为S95级别，28天活性指数≥99.9％，流动度比≥95％，所述大石子公称粒径5-31.5mm，表观密度≥2600kg/m3，松散堆积空隙率≤40％，含泥量≤0.3％，泥块含量小于等于0.1％，针片状含量≤5.2％，总机制砂子与石子按照质量比5.5：4.5计算，所述小石子公称粒径5-10mm，所述机制砂的石粉含量≤5.0％，表观密度＞2700kg/m，所述减水剂为缓凝高效减水剂，PH值为6±0.5。
实施例二
相比于实施例一，本实施例不同之处在于：本具体实施方式采用的技术方案是：原料按重量份剂具体为：水泥：256份、矿渣：64份、湿法机制砂：385份、干法机制砂：572份、大石子：812份、小石子：145份、减水剂6.4份、水160份、二氧化碳：0.16份。
所述水泥为PO·42.5复合硅酸盐水泥，其标准稠度用水量为26.8％，初凝时间为135min，终凝时间为207min，所述矿渣粉为S95级别，7天活性指数为79％，28天活性指数为100％，流动度比为95％，所述大石子公称粒径5-31.5mm，表观密度为2640kg/m3，松散堆积空隙率为40％，含泥量为0.3％，泥块含量为0.1％，针片状含量为5.2，所述小石子公称粒径5-10mm，所述减水剂为缓凝高效减水剂，PH值为6.0±0.1，含固量10.1，所述二氧化碳浓度为99.9％。
将水泥、粉煤灰、矿渣、湿法机制砂、干法机制砂、大石子、小石子按配比投入搅拌锅搅拌10S，然后在混凝土搅拌过程中加入减水剂和水搅拌15S，当混凝土明显出浆时，通入二氧化碳气体搅拌10S，之后搅拌10S。
本实施例的混凝土坍落度为185mm，黏聚性好，不存在泌水和“黏地”现象，易于泵送，相对于未添加二氧化碳组的混凝土(1天抗压强度:14.45MPa、3天抗压强度：20.5MPa)，添加二氧化碳后的混凝土1天抗压强提高至112.5％(16.25MPa)，3天抗压强度提高至107.3％(22MPa)。
实施例三
相比于实施例一，本实施例不同之处在于：本具体实施方式采用的技术方案是：原料按重量份剂具体为：水泥：288份、粉煤灰：44.8份、湿法机制砂：385份、干法机制砂：572份、大石子：812份、小石子：145份、减水剂6.4份、水160份、二氧化碳：3.84份。
本实施例的混凝土坍落度为180mm，流动性好，不存在泌水和“黏地”现象，易于泵送，相对于未添加二氧化碳组混凝土(1天抗压强度:29.75MPa、3天抗压强度：35.8MPa)，添加二氧化碳后的混凝土1天抗压强提高至107.4％(32.8MPa)，3天抗压强度提高至110.3％(37.5MPa)。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：在预拌混凝土时通入二氧化碳可有效的将二氧化碳永久的封存在混凝土中，减少了温室气体的排放，具有一定的社会效益，同时通过调节二氧化碳剂量及掺合料配比可有效提高8-15％的混凝土强度，在保持胶凝材料用量不变的条件下提高混凝土的强度等级，并相对地，在保持强度不变的条件下可减少约5％-8％胶凝材料的用量，从而使每方混凝土产生额外价值，可大幅度减少的成本，具有较大经济价值，且本发明的制备时间短，大大提高了工业生产效率。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土，其特征在于：它包括以下原材料：水泥、粉煤灰、矿渣、湿法机制砂、干法机制砂、大石子、小石子、水、减水剂、二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土，其特征在于：所述以上原料按重量份剂具体为：水泥：224-320份、粉煤灰：0-90份、矿渣：0-96份、湿法机制砂：385-415份、干法机制砂：415-572份、大石子：764-812份、小石子：140-160份、水：150-160份、减水剂：5.7-9.6份、二氧化碳：0.16-3.85份。
3.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土及其制备方法，其特征在于：所述以上原料制备的具体步骤为：制备时将水泥、粉煤灰、矿渣、湿法机制砂、干法机制砂、大石子、小石子按配比投入搅拌锅搅拌10S，然后在混凝土搅拌过程中加入减水剂和水搅拌15-20S，当混凝土明显出浆时，通入二氧化碳搅拌10-30S，之后搅拌10S。
4.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土，其特征在于：所述二氧化碳可为液态或气态，且其气态时浓度为10％-99.9％。
5.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土，其特征在于：所述水泥可为复合硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，但两者初凝时间均＞100min，终凝时间均＜500min，所述矿渣粉为S95级别，7天活性指数≥75％，28天活性指数≥99.9％，流动度比≥96％，所述矿渣粉为S95级别，28天活性指数≥99.9％，流动度比≥95％。
6.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土及其制备方法，其特征在于：所述大石子公称粒径5-31.5mm，表观密度≥2600kg/m3，松散堆积空隙率≤40％，含泥量≤0.3％，泥块含量小于等于0.1％，针片状含量≤5.2％，总机制砂子与石子按照质量比5.5：4.5计算，所述小石子公称粒径5-10mm。
7.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土，其特征在于：所述机制砂的石粉含量≤5.0％，表观密度＞2700kg/m3。
8.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土，其特征在于：所述减水剂为缓凝高效减水剂，PH值为6±0.5。
9.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土，其特征在于：所述以上原料按重量份剂具体为：水泥：256份、矿渣：64份、湿法机制砂：385份、干法机制砂：572份、大石子：812份、小石子：145份、减水剂6.4份、水160份、二氧化碳：0.16份。
10.根据权利要求1所述的一种封存二氧化碳的机制砂泵送混凝土，其特征在于：所述以上原料按重量份剂具体为：水泥：288份、粉煤灰：44.8份、湿法机制砂：385份、干法机制砂：572份、大石子：812份、小石子：145份、减水剂6.4份、水160份、二氧化碳：3.84份。
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