[發明專利]一種利用并封存二氧化碳制備再生混凝土制品的方法

在審

• 申請號: 202110298301.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112939538A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 王肇嘉;黃天勇;劉琦;李林坤;王吉祥;李揚;房桂明;彭勃;陳旭峰
• 申請（專利權）人: 北京建筑材料科學研究總院有限公司;中國石油大學（北京）
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B20/02;C04B40/02;C04B18/16
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李夢楠

本發明屬于再生混凝土制備技術領域，具體涉及一種利用并封存二氧化碳制備再生混凝土制品的方法。包括以下步驟：將建筑固體廢棄物破碎、篩分，得到粗骨料、細骨料和再生微粉；將粗骨料、細骨料、再生微粉用水浸泡后取出，在二氧化碳存在下進行礦化強化；將包括礦化強化后的粗骨料、細骨料、再生微粉和水泥、礦物摻合料、外加劑、纖維、水的物料攪拌混合，得到新拌再生混凝土并澆筑到模具內成型，拆模后在二氧化碳存在下進行礦化養護，得到再生混凝土制品。該方法既提升了建筑固體廢棄物原料和再生混凝土制品的性能，保證建筑固體廢棄物的全利用，又實現了混凝土從原材料到制品生產全過程的二氧化碳封存利用，為實現碳中和目標提供一種途徑。

技術領域

本發明屬于再生混凝土制備技術領域，具體涉及一種利用并封存二氧化碳制備再生混凝土制品的方法。

背景技術

全球氣溫已經較工業化前水平上升約1℃。聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)指出，要將全球變暖幅度控制在1.5℃以內。根據國際能源署(IEA)發布的最新數據顯示，2019年全球人類生產生活排放的CO₂約33Gt，其中水泥行業排放占7％。二氧化碳捕集、封存與利用(Carbon Capture，Utilization and Storage，即CCUS)將CO₂從工業排放源中捕集并分離后，通過陸地管道、船舶等運輸方式輸送至深部咸水層、枯竭油氣田等合適封存地點或投入到新的生產過程中，實現CO₂的資源化利用。建筑材料行業的二氧化碳礦化封存技術主要是指CO₂礦化封存利用天然硅酸鹽礦物或工業固體廢棄物中的堿土金屬離子(Ca²⁺/Mg²⁺)將CO₂轉化成熱穩定性高的無機碳酸鹽從而達到封存CO₂的目的。

隨著社會經濟發展與城鎮化進程的加快，由于建筑施工、改造修繕和拆除等產生的建筑固體廢物(以下簡稱建筑固廢)排放量迅速增加，建筑固廢占城市固廢的40％以上，造成嚴重的環境和生態問題。建筑固廢經破碎篩分后作為混凝土用原材料存在最大的問題就是骨料的壓碎值大，吸水率高，舊混凝土的界面存在薄弱區，影響再生混凝土工作性能、力學性能及耐久性能。目前的技術措施就是通過強力破碎、多次整形、精細篩分來克服這些缺點，然后這又勢必造成產生大量再生砂粉/微粉，這些再生砂粉/微粉還是會因為吸水率大、不穩定等問題不能被利用，為此這些方法仍然沒有從根本上解決建筑固廢的全利用問題。

目前國內外眾多已經開始重視建筑材料行業利用并封存二氧化碳技術，因為水泥基建筑材料本身會發生碳化反應，其主要原因是水泥水化生成的氫氧化鈣與二氧化碳生成碳酸鈣。碳化反應對于水泥基材料自身來說，它會提高水泥基材料的力學性能，但是如果水泥基材料與鋼筋組合作為結構性材料，碳化反應對于結構性材料本身是有害的，會降低其耐久性能。

發明內容

本發明是在現有技術基礎上，提供一種利用水泥工廠捕集純化后的CO₂礦化強化建筑固廢原材料和礦化養護混凝土制品，制備出建筑固廢全利用的再生混凝土制品的方法。

具體來說，本發明提供了如下技術方案：

一種利用并封存二氧化碳制備再生混凝土制品的方法，包括以下步驟：

(1)將建筑固體廢棄物破碎、篩分，分別得到4.75mm-25mm粒級的粗骨料、0.15mm-4.75mm粒級的細骨料和小于0.15mm的再生微粉；

(2)將粗骨料、細骨料、再生微粉用水浸泡后取出，在二氧化碳存在下進行礦化強化；

(3)將包括礦化強化后的粗骨料、礦化強化后的細骨料、礦化強化后的再生微粉、水泥、礦物摻合料、外加劑、纖維和水的物料攪拌混合，得到新拌再生混凝土；

(4)將所述新拌再生混凝土澆筑到模具內成型，拆模后在二氧化碳存在下進行礦化養護，得到再生混凝土制品。