一种掺杂CO2的低碳预拌混凝土生产工艺及制备装置的制作方法

本发明涉及混凝土，尤其是一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺及制备装置。

背景技术：

1、我国高强度的工业活动每年产生大量的固体废弃物，包括粉煤灰、钢渣、电石渣等，其中碱性固体废弃物是一种很有前景的吸收co2的原料，为二氧化碳中和提供了巨大的潜力。我国各工业活动中每年产生的固体废弃物固碳潜力超过1亿吨，其中粉煤灰每年可吸收二氧化碳为千万吨级，钢渣每年可吸收二氧化碳千万吨级，电石渣每年可吸收二氧化碳百万吨级。同时，惰性固体废弃物包括粗骨料、细骨料等有一定的力学强度，可以作为骨料用于混凝土建材中。

2、现有普遍的预拌混凝土采用水泥基胶凝材料，砂、石骨料，水以及外加剂充分混合后形成流动新拌混凝土后进行浇注形成结构。近年来，混凝土行业通过使用辅助胶凝材料，例如粉煤灰、矿渣等，从而降低混凝土全生命周期的碳排放。但是，c30级别以上混凝土水泥的用量仍然需要250～300kg/m3，甚至更高。

3、中国发明专利公开号为cn111253139a的一种基于碳酸化的高性能结构材料的制备方法，所用原料为磨细熟料、细骨料和外加剂，但其co2矿化处理在材料浇筑成型24h之后，且碳酸化耗时5～36h，在反应过程中，要求反应时间乘co2分压大于2.5mpa·h。中国发明专利公开号为cn113443884a的一种用于采空区的膏体充填材料、浆液和充填体的制备方法，使用粗骨料、粉煤灰、水泥、脱硫石膏和石粉加水混合而成，在模具中静置18～25h后制备的充填体强度在4～5mpa，但不适用于普遍房屋结构。中国发明专利公开号为cn111689753a公开了使用水泥熟料、改性石膏、矿粉、石灰石粉为原料，在碱激发剂硅酸钠和减水剂添加下加水注模，实施例28d抗压强度可达到18～19mpa。以上所述碳酸化处理方法只针对预制材料，且需要较长时间和较高的二氧化碳分压力进行处理；而以上及目前用于混凝土建材的相关专利中未见co2矿化结合固废资源化应用用于c30以上预拌混凝土材料制备的技术。因此现有技术存在以下缺陷：c30级别以上混凝土中水泥的用量仍然需要250～300kg/m3，其中每千克水泥排放0.6～0.8千克二氧化碳，因此材料全生命周期碳排放居高不下；

4、现有利用co2矿化制备建材技术集中在预制材料，且需要较长时间和较高的二氧化碳分压力进行处理，设备要求较高；

5、传统c30级别以上混凝土工业固废用量仍然仅限于辅助胶凝材料与水泥复配，用作骨料上性能较差，导致成本和全生命周期排放。

技术实现思路

1、本发明解决了现有技术碳酸化时间长、工艺复杂且成品抗压强度低的问题，提出一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺及装置，利用co2对包含来自工业废固的骨料的预拌混凝土进行掺杂反应，工艺简单同时减少反应时长，提高成品的抗压强度。

2、为实现上述目的，提出以下技术方案：

3、一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，包括以下步骤：

4、s1，对低温液态co2进行减压分相；

5、s2，按一定水胶比将骨料、水泥、辅助胶凝材料和碳酸化助剂混合均匀得到预拌混凝土；

6、s3，将预拌混凝土通入分相后的co2后持续搅拌一定时间后得到低碳预拌混凝土。

7、本发明的骨料主要来自煤炭电力行业的粗骨料、细骨料等工业固废，能够进行低成本的资源化利用，能够实现固废与co2协同利用，是一种环境友好型制备工艺。

8、作为优选，所述低温液态co2的状态为温度在-40～-50℃，压力在2.3～3.4mpa。

9、作为优选，所述骨料包括粗骨料和细骨料，所述粗骨料的粒径范围为4.75～35mm，所述细骨料的粒径范围为150μm～4.75mm。

10、作为优选，所述每立方预拌混凝土的原料质量为：粗骨料850～1050千克，细骨料750～900千克，水泥190～230千克，辅助胶凝材料50～150份，碳酸化助剂5～10份，水100～200份。

11、作为优选，所述辅助胶凝材料为粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、钢渣、co2矿化渣中的一种或者任意两种的混合物。

12、作为优选，所述碳酸化助剂为碳酸钙微粉、二氧化硅微粉、硅灰石微粉、白云石微粉、丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少两种的混合物，所述混合物的粒径不超过50μm。

13、作为优选，所述水泥为普通硅酸盐水泥，其标号高于或等于p.o.42.5。

14、作为优选，所述s3具体过程如下：在常温常压、搅拌转速为25～30rpm的条件下，以0.5～1.5kg/min的速度通入分相后的co2持续1～2min，得到低碳预拌混凝土。

15、一种co2掺杂的低碳预拌混凝土制备装置，适用于上述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，包括低温液态co2储罐、分相阀门箱、强化反应器和预混合器，所述低温液态co2储罐底部设有第一软管，所述第一软管连接到分相阀门箱，所述分相阀门箱通过第二软管连接到强化反应器，所述强化反应器与预混合器通过管道连接，所述强化反应器内设有搅拌装置，所述第一软管上设有电磁阀m和质量流量计。

16、低温液态co2储罐耐压耐腐蚀用于存储低温液态co2，并保持低温液态co2的状态为-40～-50℃，2.3～3.4mpa。分相阀门箱通过变相节流过程泄压为混合相co2。

17、作为优选，所述第一软管和第二软管为不锈钢软管，其外侧包裹有隔热性能良好的保温材料。

18、本发明的有益效果是：

19、1、本发明通过对来自煤炭电力行业的粗骨料、细骨料等工业固废进行低成本的资源化利用，通过便于控制的分相co2，实现预拌混凝土性能强化；

20、2、成品预拌质量好，性能良好，可用于地基、框架等结构，产生经济效益；

21、3、工艺流程简单，设备投资运行成本低，生产能耗低，可以一定程度上实现固废与co2协同利用，是一种环境友好型制备工艺。

技术特征：

1.一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述低温液态co2的状态为温度在-40～-50℃，压力在2.3～3.4mpa。

3.根据权利要求1所述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述骨料包括粗骨料和细骨料，所述粗骨料的粒径范围为4.75～35mm，所述细骨料的粒径范围为150μm～4.75mm。

4.根据权利要求3所述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述每立方预拌混凝土的原料质量为：粗骨料850～1050千克，细骨料750～900千克，水泥190～230千克，辅助胶凝材料50～150份，碳酸化助剂5～10份，水100～200份。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述辅助胶凝材料为粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、钢渣、co2矿化渣中的一种或者任意两种的混合物。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述碳酸化助剂为碳酸钙微粉、二氧化硅微粉、硅灰石微粉、白云石微粉、丙烯酸、甲基丙烯酸中的至少两种的混合物，所述混合物的粒径不超过50μm。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述水泥为普通硅酸盐水泥，其标号高于或等于p.o.42.5。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土生产工艺，其特征是，所述s3具体过程如下：在常温常压、搅拌转速为25～30rpm的条件下，以0.5～1.5kg/min的速度通入分相后的co2持续1～2min，得到低碳预拌混凝土。

9.一种掺杂co2的低碳预拌混凝土制备装置，适用于权利要求1所述的一种复合态co2微晶化矿化预拌混凝土制备方法，其特征是，包括低温液态co2储罐(1)、分相阀门箱(2)、强化反应器(3)和预混合器(4)，所述低温液态co2储罐(1)底部设有第一软管，所述第一软管连接到分相阀门箱，所述分相阀门箱通过第二软管连接到强化反应器，所述强化反应器(3)与预混合器(4)通过管道连接，所述强化反应器(3)内设有搅拌装置，所述第一软管上设有电磁阀m和质量流量计(5)。

10.根据权利要求9所述的一种掺杂co2的低碳预拌混凝土制备装置，其特征是，所述第一软管和第二软管为不锈钢软管，其外侧包裹有隔热性能良好的保温材料。

技术总结
本发明提出一种掺杂CO<subgt;2</subgt;的低碳预拌混凝土生产工艺及制备装置，方法包括以下步骤：S1，对低温液态CO<subgt;2</subgt;进行减压分相；S2，按一定水胶比将骨料、水泥、辅助胶凝材料和碳酸化助剂混合均匀得到预拌混凝土；S3，将预拌混凝土通入分相后的CO<subgt;2</subgt;后持续搅拌一定时间后得到低碳预拌混凝土。本发明利用CO<subgt;2</subgt;对包含来自工业废固的骨料的预拌混凝土进行掺杂，工艺简单同时减少反应时长，提高成品的抗压强度。

技术研发人员：赵超,王涛,易臻伟,王兴琦,李亚芳,王鹏昊
受保护的技术使用者：清捕零碳（北京）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13