本发明专利技术提供一种用于建筑材料碳化试验的釜式反应装置，包括：气密反应罐体、温度调节装置、湿度调节装置、气压调节装置、二氧化碳气体输入装置和传感器组。本发明专利技术还提供一种建筑材料碳化试验系统，包括本发明专利技术所述的釜式反应装置和控制中心。本发明专利技术还提供所述的建筑材料碳化试验系统在消耗二氧化碳废气、深地环境的碳固存及岩石风化或CO2矿化等研究中的应用。本发明专利技术所述建筑材料碳化试验系统用于建筑材料高浓度碳化测试时具有更高的安全性，测试结果更加符合真实情况，可在常压下测定高浓度二氧化碳条件下的建筑材料吸碳或抗碳能力，对于消耗二氧化碳废气、深地环境的碳固存及岩石风化或CO2矿化等的研究具有更高的参考价值。矿化等的研究具有更高的参考价值。
【技术实现步骤摘要】
一种用于建筑材料碳化试验的釜式反应装置及其应用
[0001]本专利技术涉及一种可提供高浓度二氧化碳的釜式反应装置，及其利用二氧化碳废气进行无机建筑材料养护、深地环境的碳固存及岩石风化及CO2矿化等研究中的应用。
技术介绍
[0002]“绿色”低碳水泥生产技术的研发，即建材领域的低碳/超低碳混凝土是现阶段研发的热点。同时，鉴于二氧化碳捕集后被混凝土吸收利用可大大提高混凝土的强度，使得如何在建材产业中既实现“碳中和”又提高建筑材料的强度也成为行业内研究的新热点。此外，针对工业级CO2的碳收集及深地环境碳固存技术对于“双碳目标”的实现也具有重要意义，其中深地环境温度、压强等因素对碳化规律的影响以及不同地层环境下CO2稳定性与温度、压力的关系等问题都值得开展深入研究。
[0003]建筑材料（特别是无机建筑材料）的“碳中和”生产技术和深地环境碳固存技术的研发中，都涉及到对于混凝土的碳化作用的研究。混凝土的碳化作用是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙在有水存在的条件下发生化学作用，生成碳酸钙和水。该碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。碳化对混凝土最主要的影响是：快速提高混凝土的早期和后期的强度，碳化深度越深，混凝土强度越高，通过碳化过程，同样能够体现混凝土的不同配合比吸收二氧化碳的能力不同。为了配合二氧化碳废气的消耗，同时被混凝土吸收的研发和地质封存技术中混凝土在高温、高压条件下的CO2的吸收研究，需要通过碳化试验对混凝土进行吸碳和抗碳性能的检测。
[0004]混凝土材料中的碱性组分在“自然条件”下可以与大气中0.04%浓度的CO2进行化学反应，但过程非常缓慢，在其生命周期内碳酸化深度一般”不超过”10毫米。但是通过“提高浓度、升温、加压”等技术措施可快速实现混凝土碳化，产品的强度比较高。现有技术中，混凝土的碳化试验过程通常是将一定浓度的含二氧化碳气体输入盛放混凝土试块的密闭容器中，在一定时间内观察二氧化碳被试块吸收或渗透扩散至试块内部的深度。对于混凝土吸收二氧化碳的相关研究来说，测定其吸碳性能的碳化试验需要利用高浓度的二氧化碳气体。目前实践当中有人应用高浓度高压高温碳化箱进行混凝土碳化试验，是利用高压气体的压力将高浓度二氧化碳压到混凝土中，观察混凝土对二氧化碳的吸收和中和作用。该试验中气体的高压通常是为了达到足够高的二氧化碳浓度而向本就含有空气的密闭容器内充入大量二氧化碳气体而产生的，同时也被试验人员作为混凝土吸收二氧化碳的驱动力。但是这类高压试验不仅需要耐高压的容器，更是对于操作人员的技能资质有特殊要求，否则会带来巨大的生产安全风险。
技术实现思路
[0005]鉴于上述技术背景，本专利技术的首要目的在于：提供一种用于建筑材料碳化试验的釜式反应装置，可提供高浓度二氧化碳环境，且具有更高的安全性。
[0006]本专利技术的再一个目的在于：提供所述釜式反应装置在用水泥类建材来消耗水泥厂
或电厂产生的二氧化碳废气、深地环境的碳固存及岩石风化及CO2矿化等研究中的应用。
[0007]本专利技术的上述目的通过以下方案实现：第一方面，本专利技术提供一种用于建筑材料碳化试验的釜式反应装置，包括：气密反应罐体，作为密闭空间容纳试块并形成预设的二氧化碳浓度、温度、气压和湿度环境；温度调节装置，设置在所述气密反应罐体内部用于调节气密反应罐体内部温度；湿度调节装置，用于调节气密反应罐体内部湿度；气压调节装置，设置在所述气密反应罐体上，用于调节气密反应罐体内部气压；二氧化碳气体输入装置，用于外接二氧化碳存储设备，向所述气密反应罐体内输入二氧化碳气体；传感器组，用于监测所述气密反应罐体内部的二氧化碳浓度、温度、气压和湿度。
[0008]本专利技术所述的釜式反应装置中，所述的气密反应罐体规格、形状和材质没有特别的限定，但需要具有气密性来保持内部气体的压力和浓度，同时需要具有一定的强度以避免其内外压差带来的形变。
[0009]本专利技术优选的所述釜式反应装置中，所述的温度调节装置由加热装置和制冷装置组成；所述的加热装置可以是加热棒等；所述的制冷装置可以是蒸发器等。
[0010]本专利技术优选的所述釜式反应装置中，所述的湿度调节装置是设置在所述气密反应罐体上的水蒸气输入装置，通过外接水蒸气发生装置向所述气密反应罐体内输入水蒸气以增加湿度。
[0011]本专利技术优选的所述釜式反应装置中，所述的气压调节装置至少包括抽真空装置。进一步优选的方案中，所述的气压调节装置还可以包括外接的空气压缩机、带压氮气输入装置等。
[0012]本专利技术进一步优选的所述釜式反应装置中，为了使所述气密反应罐体内部气体混合均匀，还在所述气密反应罐体内设置风机装置，用于促进所述气密反应罐体内部气体的循环。
[0013]本专利技术优选的所述釜式反应装置中，所述的传感器组包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、压力传感器和湿度传感器。其中，所述的温度传感器、压力传感器和湿度传感器设置在所述的气密反应罐体上，用于直接接触气密反应罐体内部的气体；所述的二氧化碳浓度传感器设置在所述的气密反应罐体内部或外部，设置在所述的气密反应罐体内部的二氧化碳浓度传感器用于直接接触气密反应罐体内部温度低于50℃的气体，设置在所述的气密反应罐体外部的二氧化碳浓度传感器用于接触从所述气密反应罐体内采集高于50℃的气体后经降温、减压的气体。
[0014]本专利技术优选的一种实施方式中，所述的气密反应罐体内部空间分为两个连通的区域：试块放置区和气体混合区；所述的试块放置区用于集中放置一个或两个以上的试块，所述的传感器组直接接触试块放置区的气体，所述的抽真空装置抽取试块放置区的气体；所述的气体混合区用于接收来自所述气密反应罐体外部的水蒸气和二氧化碳气体，并对气体进行加热，所述的温度调节装置设置在所述的气体混合区，所述的水蒸气输入装置和二氧化碳气体输入装置都开口于所述的气体混合区。
[0015]本专利技术优选的一种实施方式中，为了更好地降低气密反应罐体内部向外传导散
热，保持气密反应罐体内的环境温度稳定，所述的气密反应罐体由内罐体和外罐体构成，所述的外罐体内嵌套所述内罐体，且内罐体与外罐体之间留有间隙。更优选的方案中，所述的内罐体和外罐体之间通过若干相互螺接的装置固定连接。
[0016]本专利技术进一步优选的方案中，为了更加灵活地调节所述的气密反应罐体内的气压和二氧化碳浓度，所述的气密反应罐体上还设有氮气或空气输入装置；更优选的方案中，所述的氮气或空气输入装置开口于所述的气体混合区。
[0017]本专利技术进一步优选的方案中，所述的气密反应罐体上还设有排气装置和排液装置，用于排出所述气密反应罐体内部的气体和液体。
[0018]本专利技术进一步优选的方案中，所述的气密反应罐体上还设有安全阀。
[0019]在此基础上，本专利技术还提供一种建筑材料碳化试验系统，包括本专利技术所述的釜式反应装置和控制中心；所述的控制中心设有温度测控单元、湿度测控单元、压力测控单元和二氧化碳浓度测控单元，所述的各测控单元分别接收来自所述的温度传感器、湿度传感器、压力传感器和二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于建筑材料碳化试验的釜式反应装置，其特征在于，包括：气密反应罐体，作为密闭空间容纳试块并形成预设的二氧化碳浓度、温度、气压和湿度环境；温度调节装置，设置在所述气密反应罐体内部用于调节气密反应罐体内部温度；湿度调节装置，用于调节气密反应罐体内部湿度；气压调节装置，设置在所述气密反应罐体上，用于调节气密反应罐体内部气压；二氧化碳气体输入装置，用于外接二氧化碳存储设备，向所述气密反应罐体内输入二氧化碳气体；传感器组，用于监测所述气密反应罐体内部的二氧化碳浓度、温度、气压和湿度。2.如权利要求1所述的釜式反应装置，其特征在于，所述的温度调节装置由加热装置和制冷装置组成；所述的加热装置是加热棒；所述的制冷装置是蒸发器或板式换热器。3.如权利要求2所述的釜式反应装置，其特征在于，所述的湿度调节装置是设置在所述气密反应罐体上的水蒸气输入装置，通过外接水蒸气发生装置向所述气密反应罐体内输入水蒸气以增加湿度。4.如权利要求3所述的釜式反应装置，其特征在于，所述的气压调节装置包括抽真空装置、空气压缩机和/或带压氮气输入装置。5.如权利要求1
‑
4任意一项所述的釜式反应装置，其特征在于，所述气密反应罐体内设置风机装置，用于促进所述气密反应罐体内部气体的循环。6.如权利要求5所述的釜式反应装置，其特征在于，所述的传感器组包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、压力传感器和湿度传感器；其中，所述的温度传感器、压力传感器和湿度传感器设置在所述的气密反应罐体上，用于直接接触气密反应罐体内部的气体；所述的二氧化碳浓度感受器设置在所述的气密反应罐体内部或外部，设置在所述的气密反应罐体内部的二氧化碳浓度传感器用于直接接触气密反应罐体内部温度低于50℃的气体，设置在所述的气密反应罐体外部的二氧化碳浓度传感器用于接触从所述气密反应罐体内采集高于50℃的气体后经降温、减压的气体。7.一种建筑材料碳化试验系统，其特征在于：包括权利要求1
‑
6任意一项所述的釜式反应装置和...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卉伊，
申请(专利权)人：耐尔得智能科技香河有限公司，
类型：发明
国别省市：
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