一种水泥材料碳固定核算方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料制造与核算技术领域，特别是指一种水泥材料碳固定核算方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着环境污染问题的加重，温室效应和温室气体的排放越来越受到重视， 水泥生产焙烧反应碳排放一直是主要人为碳排放源之一，但是水泥材料使用过程中的碳汇 功能一直被忽视，无法全面准确的对水泥材料的碳固定进行核算。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种水泥材料碳固定核算方法及装置，能够全面 准确的量化核算水泥材料的碳固定。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种水泥材料碳固定核算方法，所述 方法包括：
[0005] 获取水泥材料的利用数据及碳化因子数据，建立水泥材料数据库；
[0006] 按照水泥材料的用途类型对水泥材料进行划分，得到混凝土水泥、砂浆水泥和水 泥窖灰；
[0007] 利用所述水泥材料数据库，分别计算混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑灰生命周期 内的碳固定量，所述生命周期包括生产阶段、使用阶段、拆除阶段、和回收与再利用阶段；
[0008] 对混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑灰的碳固定量进行汇总，得到水泥材料的碳固 定量。
[0009] 优选的，所述水泥材料的利用数据及碳化因子数据包括：水泥利用类别及比例、混 凝土强度等级、典型混凝土的水泥含量、混凝土暴露面积估计、混凝土暴露条件评价、混凝 土碳化速率估计、建筑使用寿命估计、建筑拆除时间、废弃混凝土处理和回收利用时间和废 弃混凝土颗粒粒径。
[0010] 优选的，所述利用所述水泥材料数据库，分别计算混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑 灰生命周期内的碳固定量，包括：
[0011] 计算混凝土水泥使用阶段、拆除阶段、和回收与再利用阶段的碳固定量：
[0012] 利用以下公式计算混凝土水泥使用阶段的碳固定量，
【主权项】
1. 一种水泥材料碳固定的核算方法，其特征在于，所述方法包括： 获取水泥材料的利用数据及碳化因子数据，建立水泥材料数据库； 按照水泥材料的用途类型对水泥材料进行划分，得到混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑 灰； 利用所述水泥材料数据库，分别计算混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑灰生命周期内的 碳固定量，所述生命周期包括生产阶段、使用阶段、拆除阶段和回收与再利用阶段； 对混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑灰的碳固定量进行汇总，得到水泥材料的碳固定量。
2. 根据权利要求1所述的水泥材料碳固定核算方法，其特征在于，所述水泥材料的利 用数据及碳化因子数据包括：水泥利用类别及比例、混凝土强度等级、典型混凝土的水泥含 量、混凝土暴露面积估计、混凝土暴露条件评价、混凝土碳化速率估计、建筑使用寿命估计、 建筑拆除时间、废弃混凝土处理和回收利用时间和废弃混凝土颗粒粒径。
3. 根据权利要求1所述的水泥材料碳固定核算方法，其特征在于，利用所述水泥材料 数据库，分别计算混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑灰生命周期内的碳固定量，包括： 计算混凝土水泥使用阶段、拆除阶段，和回收与再利用阶段的碳固定量： 利用以下公式计算混凝土水泥使用阶段的碳固定量，
ki= ^CSec>< ^adX ^co2X ^cc公式 2 Vi=djXAi公式 3
其中，屯为碳化深度；h为碳化系数，并与抗压强度和暴露环境。_)，水泥添加配料 (ad)，C02浓度（0。。2)和涂层覆盖（0。。）有关；&为建筑使用寿命；Ai为表面积；Vi为碳化 混凝土体积；Wi为水泥质量；(^是不同等级强度下混凝土所含有的水泥量；Y是CaO在完全 碳化水泥转换成CaC03*的比例，通常取值为0. 75 ;M,是C元素与CaO的比，即摩尔含量，为 0. 214 ; 是t年的累积碳化量；4￡^是t年的年碳化量。 利用以下公式计算混凝土水泥拆除阶段的碳固定量，
其中，DM是完全碳化的最大颗粒直径；ddi是碳化深度；kdi是暴露环境下的碳化系数；td是拆除阶段的平均时间；Fdi是废弃混凝土碎石在拆毁，破碎和堆积阶段的碳化比例；D是 拆毁破碎颗粒的直径；a是破碎混凝土颗粒在给定范围内的最小直径；b是破碎混凝土颗粒 在给定范围内的最大直径；Wu为在i强度下建筑阶段的混凝土消耗量;Wu为在i强度下建 筑使用阶段碳化量;W。为建筑阶段混凝土总的消耗量;Wi为使用寿命期碳化混凝土总量;Wd 为拆除阶段碳化混凝土总的质量；/dtd是混凝土在拆除阶段的平均碳化比例；cp为拆除阶 段混凝土碳化量；Y是CaO在完全碳化水泥转换成CaC03*的比例，通常取值为0. 75 ;M^是C元素与CaO的比例，即摩尔含量，为0. 214。 利用以下公式计算混凝土水泥回收与再利用阶段的碳固定量，
其中，dti是混凝土在拆除阶段结束后的碳化深度；Ksi是拆除阶段碳化速率系数；tsi是 拆除阶段碳化深度d。所用时间；tdi是处理和再利用阶段碳化深度d。所用时间；是暴露 空气环境和埋藏环境下相同碳化深度的滞后时间；Dti是混凝土水泥在处理与再利用阶段 完全碳化的颗粒粒径；1^是在建筑使用寿命结束后强度等级为i下的未碳化水泥质量；Fsi 是强度等级为i的混凝土水泥在处理和再利用阶段碳化比例；是混凝土在拆除阶段的 碳化量；Y是CaO在完全碳化水泥转换成CaC03*的比例，通常取值为0. 75 ;M,是C元素与CaO的比例，即摩尔含量，为0. 214。
4.根据权利要求1所述的水泥材料碳固定核算方法，其特征在于，利用所述水泥材料 数据库，分别计算混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑灰生命周期内的碳固定量，包括： 计算砂浆水泥使用阶段的碳固定量，所述砂浆水泥包括：砌筑砂浆水泥、抹灰与装饰砂 浆水泥和维修与护理砂浆水泥； 利用以下公式分别计算砌筑砂浆水泥使用阶段的碳固定量： 砌筑砂浆包括具有一面抹灰和装饰的砌筑砂浆，不具有抹灰和装饰的砌筑砂浆以及具 有两面抹灰和装饰的砌筑砂浆； 具有两面抹灰和装饰的砌筑砂浆的碳化计算公式如下：
其中，dmb是具有两面抹灰的砌筑砂浆的碳化深度；Km是砂浆碳化速率；t是建筑后砌筑 砂衆的暴露时间；k是抹灰和装饰砂衆dftp厚度完全碳化所需的时间；用于具有两面 抹灰的砌筑砂浆的年碳化比例；(1_和分别是具有两面抹灰的砌筑砂浆在t年和t-1 年的碳化深度；dw是砌筑砂浆墙厚度；具有两面抹灰的砌筑砂浆在服务期（tsl)的 碳化深度；dftp是抹灰和装饰砂浆在砌筑墙体上的厚度；ACmbt是具有两面抹灰的砌筑砂 浆在t年内的年碳化量;Wm是水泥用于砂浆的量；r"是用于抹灰和装饰砂浆的比例；r1是 用于两面抹灰和装饰的砂浆比例；CaO是水泥中CaO的含量；y是CaO在完全碳化水泥转 换成CaCO#的比例，通常取值为0. 75 ;M,是C元素与CaO的比例，即摩尔含量，为0. 214。 (rrp+rrr+rrm= 1) 具有一面抹灰和装饰的砌筑砂浆的碳化计算公式如下：
其中，dm。是具有一面抹灰的砌筑砂浆的碳化深度；Km是砂浆碳化速率；t是建筑后砌筑 砂浆的暴露时间；k是抹灰和装饰砂浆dftp厚度完全碳化所需的时间；〖_是用于具有一面 抹灰的砌筑砂浆的年碳化比例；(1_和分别是具有一面抹灰的砌筑砂浆在t年和t-1 年的碳化深度；七是砌筑砂浆墙的厚度；^_&是具有一面抹灰的砌筑砂浆在服务期（tJ 的碳化深度；dftp是抹灰和装饰砂浆在砌筑墙体上的厚度；是具有一面抹灰的砌筑砂 浆在t年内的年碳化量;Wm是水泥用于砂浆的量；r"是用于抹灰和装饰砂浆的比例；r。是 用于一面抹灰和装饰的砂浆比例；CaO是水泥中CaO的含量；y是CaO在完全碳化水泥转 换成CaC03*的比例，通常取值为0. 75到0. 90 ;M,是C元素与CaO的比例，即摩尔含量，为 0.214。 不具有抹灰和装饰的砌筑砂衆的碳化计算公式如下：
其中，dmn是不具有抹灰的砌筑砂浆的碳化深度；Km是砂浆碳化速率；t是建筑后砌筑砂 浆的暴露时间；f_是用于不具有抹灰的砌筑砂浆的年碳化比例;d_和dmn(t-工) 分别是不具 有抹灰的砌筑砂浆在t年和t-l年的碳化深度；dw是砌筑砂浆墙的厚度；是不具有抹 灰的砌筑砂浆在服务期（tsl)的碳化深度；Ac_是不具有抹灰的砌筑砂浆在t年内的年碳 化量；Wm是水泥用于砂浆的量；是用于抹灰和装饰砂浆的比例；1^是用于不具有抹灰装饰 的砂浆比例（rn+r()+rb= 100% ) ;CaO是水泥中CaO的含量；Y是CaO在完全碳化水泥转 换成CaC03*的比例，通常取值为0. 75到0. 90 ;M,是C元素与CaO的比例，即摩尔含量，为 0.214。 利用以下公式计算抹灰与装饰砂浆水泥使用阶段的碳固定量，
frpt(drptdrp(t-1) )/dTrpX100% (公式 26) ACrt=fffflXrrpXfrptXC aOXyXMr (公式 27) 其中，是抹灰和装饰砂浆的碳化深度；Km是砂浆的碳化系数；(1_和别是在t年和（t-1)年的碳化深度；dftp是抹灰和装饰砂浆的利用厚度；f\pt是抹灰和装饰砂浆的年 碳化比例；ACrt是抹灰和装饰砂浆的年碳化量;Wm是用于砂浆的水泥量；是砂浆用于抹 灰和装饰的比例；CaO是水泥中CaO的含量；Y是CaO在完全碳化水泥转换成CaC03中的比 例，通常取值为0. 75到0. 90 ;M,是C元素与CaO的比例，即摩尔含量，为0. 214。 利用以下公式计算维修与护理砂浆水泥使用阶段的碳固定量，
frmt=(d 100% (公式 29) ACrfflt=fffflXrrrXfrffltXC aOXyXMr (公式 30) 其中，d"是维修与护理砂浆的碳化深度；Km是砂浆的碳化系数；(1_和(^^^分别是在t年和（t-1)年的碳化深度；dT"是维修与护理砂浆的利用厚度；丨_是维修与护理砂浆的年 碳化比例；△(；#是维修与护理砂浆的年碳化量;Wm是用于砂浆的水泥量；r"是砂浆用于维 修与护理的比例；CaO是水泥中CaO的含量；y是CaO在完全碳化水泥转换成CaC03中的比 例，通常取值为0. 75到0. 90 ;M,是C元素与CaO的比例，即摩尔含量，为0. 214。
5.根据权利要求1所述的水泥材料碳固定核算方法，其特征在于，利用所述水泥材料 数据库，分别计算混凝土水泥、砂浆水泥和水泥窑灰生命周期内的碳固定量，包括： 计算水泥生产阶段水泥窑灰的碳固定量： 利用以下公式计算水泥生产阶段水泥窑灰的碳固定量， Cckd=WfflXrckdXfXCaOXyXMr (公式 31) 其中，(；kd是水泥窑灰的年碳化量;Wm是水泥熟料产量；rdtd是水泥生产过程中产生水泥 窑灰的比例；f为从水泥生产炉窑回收的水泥窑灰放置在垃圾填埋场的比例；CaO是水泥中 CaO的含量；y是CaO在完全碳化水泥转换成CaC03中的比例；M,是C元素与CaO的比例， 即摩尔含量，为〇. 214。
6. 根据权利要求1所述的水泥材料碳固定核算方法，其特征在于，所述方法还包括： 利用所述水泥材料数据库，计算水泥生命周期内建筑损失的碳固定量； 利用以下方法计算建