【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固废资源化利用和建筑材料领域，尤其涉及一种低碳排放的粉煤灰和钢渣取代部分胶凝材料和天然矿石橄榄石作为骨料的固碳混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、随着工业和城市化的快速发展，二氧化碳排放不断升高，如何减少二氧化碳排放成为全球关注的问题。利用工业固废取代部分水泥或者骨料不仅可以减少混凝土行业碳排放，同时也可以将工业固废转化为一种资源，提高工业固废的利用率。以钢渣为例：钢渣是炼钢工业产生的一种废渣，钢渣作为混凝土骨料取代天然骨料，不仅可以降低天然骨料开采的碳排放，而且还可以提高钢渣的利用率，但由于钢渣含有大量的自由氧化钙和自由氧化镁，因此混凝土会发生体积不稳定性问题；而将钢渣研磨成粉取代部分水泥，可以降低混凝土行业的碳排放。根据相关研究表明，钢渣粉取代水泥的最佳取代为10％，此时不会产生混凝土体积稳定性问题，因此钢渣粉取代水泥降低碳排放有限。此外，还有大量的粉煤灰堆积，每吨钢渣最多可以固定300kg co2，每吨粉煤灰最多可以固定54.9kg co2，因此，将钢渣和粉煤灰取代部分水泥后进行固碳，可以进一步提高混凝土行业的固碳量。
2、混凝土的骨料占据混凝土体积的60％～80％，通常是由不能参与固碳反应的天然矿石构成，这将极大的限制混凝土的固碳量。例如中国专利号为zl201510165762.1的文献中公开了一种co2矿化钢渣制备轻质建材及其制备的方法，以钢渣、co2废气、膨胀珍珠岩为主要原料，利用cao与co2的碳化效应制备具有一定保温功能的轻质钢渣建材，主要是通过碳化钢渣来达到固封二氧化碳的目的。中国专利
3、橄榄石是一种天然矿石，在全球范围内均有分布：每千克橄榄石最多可以固定320.5g co2，具有良好的固碳能力；橄榄石的抗压强度与大理石的抗压强度接近，可以作为混凝土的粗、细骨料，而目前尚未开展橄榄石混凝土的固碳性能及相关性能研究；但在常温常压条件下，橄榄石与co2反应速率较慢，根据本领域的研究表明：橄榄石与超临界二氧化碳反应能生成碳酸镁和无定型二氧化硅。随着超临界二氧化碳的温度和二氧化碳分压的增加，其反应速率也加快，与此同时，橄榄石与超临界状态下二氧化碳接触面积更大，这也使得橄榄石与而二氧化碳的反应速率提高；橄榄石在超临界二氧化碳反应可以提高橄榄石的固碳量，橄榄石与超临界二氧化碳反应几个小时，相当于自然界状态几年的反应量；超临界二氧化碳具有较高的溶解性，可以更好地与橄榄石矿物接触，并在其表面形成碳酸盐物质，可以增加橄榄石矿物的转换率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是要解决上述现有技术问题，提供一种固废作为胶凝材料和橄榄石骨料固碳混凝土的制备方法，既提高固体废物的有效利用率，又提高混凝土整体的固碳量，符合固废有效利用原则和低碳原则。。
2、为解决上述技术问题，本专利技术固废作为胶凝材料和橄榄石骨料固碳混凝土的制备方法采取的技术方案包括以下步骤：
3、步骤(1)：橄榄石经过破碎、筛分后得到橄榄石粗骨料和橄榄石细骨料，将1167～1273份橄榄石粗骨料和573～665份橄榄石细骨料分别放置在超临界二氧化碳反应釜中，通入co2进行固碳，得到固碳后的橄榄石粗骨料和橄榄石细骨料；
4、步骤(2)：将所述的固碳后的橄榄石粗骨料和橄榄石细骨料以及36～42份粉煤灰、2～84份钢渣和252～294份水泥一起加入搅拌机中搅拌均匀；
5、步骤(3)：将0.36～0.42份聚羧酸减水剂倒入185～195份水中溶解后一起倒入所述的搅拌机中搅拌均匀，得到搅拌均匀后的混凝土；
6、步骤(4)：将搅拌均匀后的混凝土倒入模具中成型，得到成型后的混凝土；
7、步骤(5)：将成型后的混凝土放置在碳化箱中用co2养护，得到固碳混凝土。
8、优选地：超临界二氧化碳反应釜中co2浓度为100％，温度不低于32℃，压强不低于8mpa，超临界碳化的时间不低于8h。
9、优选地：碳化箱中co2浓度为20％，温度为25℃，压强为常压，co2养护时间为28天。
10、优选地：橄榄石粗骨料粒径在5mm～25mm范围内，橄榄石粗骨料的压碎指标值不高于20％；橄榄石细骨料的粒径在0.075mm～4.75mm范围内，细度模数为2.2～2.6。
11、本专利技术的有益效果：
12、(1)本专利技术将粉煤灰和钢渣按一定比例取代部分水泥，有效地利用粉煤灰、钢渣大宗工业固废，降低了混凝土的生产成本，同时提高了粉煤灰和钢渣的利用率，以达到降低碳排放和降低成本的目的，符合资源再利用的原则。
13、(2)本专利技术利用橄榄石替代传统混凝土骨料，以达到提高混凝土固碳量和解决钢渣作为粗、细骨料时混凝土体积不稳定性的问题；利用橄榄石、粉煤灰、钢渣和水泥材料中的碱性氧化物，通过碱性氧化物与co2在水的参与下发生化学反应对co2进行固定，符合低碳的原则。
14、(3)本专利技术利将橄榄石放置在超临界二氧化碳环境中进行固碳，解决常温常压条件下橄榄石与co2反应速度较慢的问题。用超临界二氧化碳对橄榄石细骨料和橄榄石粗骨料进行碳化，提高了橄榄石的固碳量，进而提高以橄榄石为骨料的混凝土的固碳量，并提高橄榄石的转化率。
15、(4)本专利技术利用碳化箱对成型混凝土进行co2养护，不仅可以将混凝土中的粉煤灰、钢渣和水泥进行碳化，提高混凝土的固碳量，而且还可以改善混凝土的孔隙结构，同时提升混凝土的强度。
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1.一种固废作为胶凝材料和橄榄石骨料固碳混凝土的制备方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，超临界二氧化碳反应釜中CO2浓度为100％，温度不低于32℃，压强不低于8MPa，超临界碳化的时间不低于8h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，橄榄石粗骨料粒径在5mm～25mm范围内，橄榄石粗骨料的压碎指标值不高于20％；橄榄石细骨料的粒径在0.075mm～4.75mm范围内，细度模数为2.2～2.6。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，橄榄石粗骨料和橄榄石细骨料中MgO、CaO和Al2O3总含量不低于85％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(3)中，聚羧酸减水剂的减水率不小于20％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(3)中，粉煤灰和钢渣粒径均为两百目，水泥为普通硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(5)中，碳化箱中CO2浓度为20％，温度为25℃，压强为常压
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(4)中，搅拌均匀后的混凝土倒入模具中振捣、收平，进而成型，24h后脱模。
...【技术特征摘要】
1.一种固废作为胶凝材料和橄榄石骨料固碳混凝土的制备方法，其特征是包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，超临界二氧化碳反应釜中co2浓度为100％，温度不低于32℃，压强不低于8mpa，超临界碳化的时间不低于8h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，橄榄石粗骨料粒径在5mm～25mm范围内，橄榄石粗骨料的压碎指标值不高于20％；橄榄石细骨料的粒径在0.075mm～4.75mm范围内，细度模数为2.2～2.6。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，橄榄石粗骨...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊，杜大刚，苏川业，王涛，尹世昌，陈邦辉，展佳怡，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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