一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法技术

本发明专利技术属于再生混凝土制备技术领域，具体涉及一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法。包括以下步骤：将建筑固体废弃物破碎、筛分，得到粗骨料、细骨料和再生微粉；将粗骨料、细骨料、再生微粉用水浸泡后取出，在二氧化碳存在下进行矿化强化；将包括矿化强化后的粗骨料、细骨料、再生微粉和水泥、矿物掺合料、外加剂、纤维、水的物料搅拌混合，得到新拌再生混凝土并浇筑到模具内成型，拆模后在二氧化碳存在下进行矿化养护，得到再生混凝土制品。该方法既提升了建筑固体废弃物原料和再生混凝土制品的性能，保证建筑固体废弃物的全利用，又实现了混凝土从原材料到制品生产全过程的二氧化碳封存利用，为实现碳中和目标提供一种途径。

【技术实现步骤摘要】
一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法
本专利技术属于再生混凝土制备
，具体涉及一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法。
技术介绍
全球气温已经较工业化前水平上升约1℃。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)指出，要将全球变暖幅度控制在1.5℃以内。根据国际能源署(IEA)发布的最新数据显示，2019年全球人类生产生活排放的CO2约33Gt，其中水泥行业排放占7％。二氧化碳捕集、封存与利用(CarbonCapture，UtilizationandStorage，即CCUS)将CO2从工业排放源中捕集并分离后，通过陆地管道、船舶等运输方式输送至深部咸水层、枯竭油气田等合适封存地点或投入到新的生产过程中，实现CO2的资源化利用。建筑材料行业的二氧化碳矿化封存技术主要是指CO2矿化封存利用天然硅酸盐矿物或工业固体废弃物中的碱土金属离子(Ca2+/Mg2+)将CO2转化成热稳定性高的无机碳酸盐从而达到封存CO2的目的。随着社会经济发展与城镇化进程的加快，由于建筑施工、改造修缮和拆除等产生的建筑固体废物(以下简称建筑固废)排放量迅速增加，建筑固废占城市固废的40％以上，造成严重的环境和生态问题。建筑固废经破碎筛分后作为混凝土用原材料存在最大的问题就是骨料的压碎值大，吸水率高，旧混凝土的界面存在薄弱区，影响再生混凝土工作性能、力学性能及耐久性能。目前的技术措施就是通过强力破碎、多次整形、精细筛分来克服这些缺点，然后这又势必造成产生大量再生砂粉/微粉，这些再生砂粉/微粉还是会因为吸水率大、不稳定等问题不能被利用，为此这些方法仍然没有从根本上解决建筑固废的全利用问题。目前国内外众多已经开始重视建筑材料行业利用并封存二氧化碳技术，因为水泥基建筑材料本身会发生碳化反应，其主要原因是水泥水化生成的氢氧化钙与二氧化碳生成碳酸钙。碳化反应对于水泥基材料自身来说，它会提高水泥基材料的力学性能，但是如果水泥基材料与钢筋组合作为结构性材料，碳化反应对于结构性材料本身是有害的，会降低其耐久性能。
技术实现思路
本专利技术是在现有技术基础上，提供一种利用水泥工厂捕集纯化后的CO2矿化强化建筑固废原材料和矿化养护混凝土制品，制备出建筑固废全利用的再生混凝土制品的方法。具体来说，本专利技术提供了如下技术方案：一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法，包括以下步骤：(1)将建筑固体废弃物破碎、筛分，分别得到4.75mm-25mm粒级的粗骨料、0.15mm-4.75mm粒级的细骨料和小于0.15mm的再生微粉；(2)将粗骨料、细骨料、再生微粉用水浸泡后取出，在二氧化碳存在下进行矿化强化；(3)将包括矿化强化后的粗骨料、矿化强化后的细骨料、矿化强化后的再生微粉、水泥、矿物掺合料、外加剂、纤维和水的物料搅拌混合，得到新拌再生混凝土；(4)将所述新拌再生混凝土浇筑到模具内成型，拆模后在二氧化碳存在下进行矿化养护，得到再生混凝土制品。本专利技术的制备方法中，所述步骤(2)中，所述矿化强化包括了粗骨料、细骨料、再生微粉中含有的未水化的硅酸二钙、硅酸三钙以及水化产物氢氧化钙和水化硅酸盐钙凝胶与二氧化碳发生矿化反应；矿化强化后，所述4.75mm-25mm的粗骨料和0.15mm-4.75mm的细骨料压碎值降低5％-20％，表观密度提高2％-5％，吸水率降低的5％-15％，所述＜0.15mm的再生微粉吸水率降低10％-30％，活性提高5％-25％，表观密度提高5％-15％。本专利技术的制备方法中，所述步骤(4)中，所述矿化养护包括了混凝土拌合料中含有的未水化的硅酸二钙、硅酸三钙、水化产物氢氧化钙、水化硅酸盐钙凝胶以及矿物掺合料中氧化钙和/或氧化镁与二氧化碳发生矿化反应；矿化养护后，再生混凝土制品抗压强度提高20％-80％，且其抗压强度≥80MPa。本专利技术制备得到的再生混凝土制品将建筑固体废弃物全部利用，通过利用二氧化碳矿化强化三种原材料和矿化养护混凝土制品，提升了再生混凝土制品性能并封存了20％以上的二氧化碳。优选的，上述制备方法中，所述步骤(1)中，所述建筑固体废弃物为建筑施工、改造修缮和拆除产生的废弃混凝土。优选的，上述制备方法中，所述步骤(2)中，将粗骨料、细骨料、再生微粉用水浸泡30min以上。优选的，上述制备方法中，所述步骤(2)中，所述矿化强化的条件为：二氧化碳浓度20～100wt％，温度20～30℃，湿度40～60％，时间2～4天。优选的，上述制备方法中，所述步骤(3)中，以重量份计，所述新拌再生混凝土包含850～950份矿化强化后的粗骨料、820～870份矿化强化后的细骨料、30～90份矿化强化后的再生微粉、400～450份水泥、130～180份矿物掺合料、15～25份外加剂、60～100份纤维和130～160份水。优选的，上述制备方法中，所述步骤(4)中，所述矿化养护的条件为：二氧化碳浓度50～100wt％，温度20～30℃，湿度60～95％，时间2～4天。优选的，上述制备方法中，所述步骤(2)和(4)中，所述二氧化碳均来自于水泥企业生产过程中捕集纯化处理后的二氧化碳。优选的，上述制备方法中，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。优选的，上述制备方法中，所述矿物掺合料选自粉煤灰、高炉矿渣、钢渣微粉、硅灰中的一种或者多种。优选的，上述制备方法中，所述外加剂选自高效减水剂、消泡剂、引气剂、增效剂中的一种或多种。优选的，上述制备方法中，所述纤维选自钢纤维、玻璃纤维、有机纤维中的一种或多种。优选的，上述制备方法中，所述步骤(3)中，以重量份计，所述混凝土拌合料还包含10～30份颜料，更优选的，所述颜料为无机颜料，包括金属氧化物、铬酸盐、碳酸盐、硫酸盐和硫化物中的一种或几种。本专利技术还提供一种再生混凝土制品，其由上述的制备方法制备得到。本专利技术提供的再生混凝土制品为不作为承重的非结构性构件或装饰制品。本专利技术所取得的有益效果：本专利技术利用CO2矿化强化建筑固废原材料和矿化养护混凝土制品，制备出建筑固废全利用的再生混凝土制品的方法，既提升了建筑固体废弃物原料和再生混凝土制品的性能，保证建筑固体废弃物的全利用，又实现了混凝土从原材料到制品生产全过程的二氧化碳封存利用，还为实现碳中和目标提供了一种途径。附图说明图1为本专利技术实施例1所述制备方法的流程构示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。以下实施例中，所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。具体的，所用水泥为北京金隅琉水环保科技有限公司生产的普通硅酸盐P·O42.5水泥，所用矿物掺合料为天津金隅混凝土有限公司提供的超细粉煤灰和硅灰按照8:2混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)将建筑固体废弃物破碎、筛分，分别得到4.75mm-25mm粒级的粗骨料、0.15mm-4.75mm粒级的细骨料和小于0.15mm的再生微粉；/n(2)将粗骨料、细骨料、再生微粉用水浸泡后取出，在二氧化碳存在下进行矿化强化；/n(3)将包括矿化强化后的粗骨料、矿化强化后的细骨料、矿化强化后的再生微粉、水泥、矿物掺合料、外加剂、纤维和水的物料搅拌混合，得到新拌再生混凝土；/n(4)将所述新拌再生混凝土浇筑到模具内成型，拆模后在二氧化碳存在下进行矿化养护，得到再生混凝土制品。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将建筑固体废弃物破碎、筛分，分别得到4.75mm-25mm粒级的粗骨料、0.15mm-4.75mm粒级的细骨料和小于0.15mm的再生微粉；
(2)将粗骨料、细骨料、再生微粉用水浸泡后取出，在二氧化碳存在下进行矿化强化；
(3)将包括矿化强化后的粗骨料、矿化强化后的细骨料、矿化强化后的再生微粉、水泥、矿物掺合料、外加剂、纤维和水的物料搅拌混合，得到新拌再生混凝土；
(4)将所述新拌再生混凝土浇筑到模具内成型，拆模后在二氧化碳存在下进行矿化养护，得到再生混凝土制品。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将粗骨料、细骨料、再生微粉用水浸泡30min以上。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述矿化强化的条件为：二氧化碳浓度20～100wt％，温度20～30℃，湿度40～60％，时间2～4天。


4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，以重量份计，所述新拌再生混凝土包含850～950份矿化强化后的粗骨料、820～870份矿化强化后的细骨料、30～90份矿化强化后的再生...

【专利技术属性】
技术研发人员：王肇嘉，黄天勇，刘琦，李林坤，王吉祥，李扬，房桂明，彭勃，陈旭峰，
申请(专利权)人：北京建筑材料科学研究总院有限公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11