一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖及其制备方法。


背景技术：

2.随着工业化、城市化进程的加速，建筑行业也迅速发展，随之而产生的建筑固废也开始日益增加，中国身为发展中国家，在高速进步的过程中，势必会有更多的建筑固废产生。据统计，中国建筑固废总和已占到全球建筑固废整体的1/3。中国正处于经济建设高速发展的时期，不可避免的会产生这些建筑固废，如不及时利用或处理，其必会给社会、环境和资源带来不利影响。
3.这些建筑固废不仅影响城市化进程，也关系到普通居民生活的方方面面。在每年产生的大量工业废弃物中，我国对其资源化使用效率极低，所以如何对建筑固废进行资源化处理成了一个亟需解决的问题，这不仅对建筑固废造成的环境污染问题提供了新的治理思路，更是对其资源化循环利用有着重要的意义。
4.现阶段全球碳耗增多，co2气体排放量也上升迅速，随着人类活动，全球变暖越来越严重，改变人类生活方式的同时，对整个生态系统也构成极大威胁。利用消化co2，实现国家碳中和迫在眉睫。
5.一些建筑固废中含有未完全水化的水泥颗粒、石灰石颗粒，以及c2s、c3s及sio2等，未水化的水泥具有胶凝作用，而水化前后的产物都拥有可固碳的能力，因此建筑固废具有潜在的活性，合理配伍激发其活性，将其代替部分胶黏剂、骨料是一种一举多得的用法。
6.很多建筑垃圾、粘结剂呈现碱性，当遇到弱酸性二氧化碳时，其含钙成分可以变成碳酸盐，不但提高了建材的强度，减少了孔隙率，降低了吸水率，更重要的是免烧工艺减少了二氧化碳的排放，获得了高附加值的建筑材料。
7.cn202210204568.x公开了一种轻质建筑垃圾再生砖及其制备方法。再生砖由陈化之后的制砖坯料经过压实成型和烧结制成。此方法使用多种原材料、添加剂，对建筑固废的使用掺量较低，对原材料再生骨料细度要求较高，且过程需经过烧结，制备过程耗能较大，制备条件严苛、工艺复杂，且成本较高。
8.cn201810928813.5公开一种建筑垃圾砖，它是由建筑垃圾主料和粘接剂辅料组成，所述建筑垃圾主料为废混凝土、废砖瓦、废沙浆片、废沙土，所述粘接剂为硅酸盐烧结料、矿粉、飞灰、石膏、促进剂、增强剂、稀释剂。其外加剂种类较多，制作过程繁琐，最终强度不理想。
9.cn202110362562.0公开了一种基于脱硫石膏和建筑垃圾的免烧砖，原材料种类较少，但原材料处理手段较繁琐，对个别原材料需经过长度筛选、浸泡、洗涤、再于偶联剂中浸泡、晾干，费时费力；预养护、养护过程过长，总时间超过8-9d。
10.cn201910553299.6公开一种碳化增强再生骨料及其制备方法与应用，利用建筑垃圾及部分外加剂制作再生骨料，再对骨料进行预养护、碳化养护。其缺点在于使用碳化气体
为高浓度co2，养护压力较高，耗能大，成本高。


技术实现要素：

11.为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖及其制备方法，超过85％原材料为建筑固废，不需添加任何功能助剂，不仅不需煅烧，减少了co2的排放，而且利用烟气碳化养护过程实现了将co2长期封存。实现了建筑垃圾的资源化利用，是一种具有双效益的co2减排途径。
12.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
13.一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖，以粉碎后的建筑固废做骨料，建筑固废的质量占比为85％～90％，添加10％～15％的粘结剂，不需添加任何功能助剂，经拌合、压制、工业烟气或二氧化碳混合气体碳化养护，短时间即获得的高强度的建筑固废基标砖。
14.优选的，所述粘结剂为硅酸盐水泥，其凝结硬化时间合理，强度高，尤其是早期强度增长率大，可减少成型后预养护的时间，缩短制作周期，降本增效。
15.所述建筑固废基标砖的强度为15mpa～20mpa，该强度由于现有砖强度。
16.所述可封存二氧化碳的建筑固废基标砖的制备方法，包括如下步骤：
17.(1)将建筑固废经破碎机进行初步破碎，经筛分机配选取粒径不大于10mm且不小于150μm物料；粘结剂选取硅酸盐水泥；
18.(2)将物料投入料仓，板喂设备经传输皮带将料仓物料按配方的比例进行上料至搅拌设备，粘结剂10～15份；建筑固废85～90份，物料经上料系统至搅拌机，于搅拌器内加水拌和均匀，加水量控制于干料总量的8％～15％，拌和后物料传输至压制设备，振实、压制成型；
19.(3)随后将压制成型的标砖转移至温度25
±
5℃，湿度45
±
5％rh下进行预养护(或在自然环境下养护，经24h-48h后，成型的标砖建筑材料达到预设的失水率与强度，有助于后续碳化养护；
20.(4)在压力2-5bar，在co2气体浓度10％-20％的烟气中于养护釜内进行标砖建筑材料的碳化养护，以达到高效的汇碳；碳化后得到强度为15mpa～20mpa、co2吸收量为标砖质量的2％～4％的建筑固废基标砖建筑材料。
21.步骤(1)中粒径配比为5-10mm：1-5mm：150μm-1mm＝30％：50％：20％，5-10mm部分占比不能过小，否则会影响强度，＜1mm部分占比不能太多，否则会使水分不易排出，影响后期碳化养护。
22.步骤(4)中所述的碳化养护条件为养护釜压力5bar，烟气中co2浓度为20％，碳化养护时长24h。
23.本发明的有益效果：
24.1、合理利用建筑固废，超过85％的建筑固废掺量，极高效率的利用建筑固废，添加以10％～15％水泥做粘结剂，不需添加任何功能助剂，经拌合、压制、工业烟气或二氧化碳混合气体碳化养护，短时间即可获得的前期强度较高的新型建筑材料。节约能源，保护土地，是具有一定的经济效益及显著的社会效益，确实为一条良性循环的经济模式。
25.2、进行碳化养护，减少温室气体排放，固碳于砖中，为实现碳中和作出贡献。
26.3、为提升建材强度，进行碳化反应过程，c2s、c3s及部分水化产物等与co2反应生成
硅胶和caco3，硅胶和caco3相互交织，填充标砖孔隙，微观结构更加致密。最终得到孔隙率低、性能更优的标砖。
27.本发明的要点为利用建筑固废、工业烟气制备建筑材料，相比普通建筑固废烧结砖而言，不需煅烧，既实现自身节能减排，同时减少温室气体排放，增强建筑固废砖性能。
具体实施方式
28.下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明：
29.实施例1
30.一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖的制备方法，包括以下组份和步骤：
31.步骤一、将p
·
o32.5硅酸盐水泥、经粉磨粒径不大于10mm的建筑固废投入料仓。
32.步骤二、将p
·
o32.5硅酸盐水泥12份、经粉磨的建筑固废88份自料仓投加至搅拌器，加入总质量10％自来水，经搅拌后获得拌合均匀的物料；
33.步骤三、经传输皮带，将拌合均匀的物料传输至模具区，经布料、振实后压制成型；
34.步骤四、压制好的标砖自动码垛，垛与垛逐次转移至预养护区域于25
±
5℃、45
±
5％rh进行预养护；养护时间为24；
35.步骤五、将步骤四中预养护足够24h的标砖，转移至碳化养护区域，于压力5bar、烟气co2浓度20％条件下进行碳化养护24h；
36.步骤六、后续抽样检测性能，固碳率计算。
37.实施例1检测结果：软化系数为0.94，碳化系数1.05，抗压强度为16.5mpa，冻融强度损失7％，质量损失5％。固碳率2.8％。
38.实施例2
39.一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖的制备方法，包括以下组份和步骤：
40.步骤一、将建筑固废进行粉磨级配，选取小于10mm物料，且小于1mm物料不超过整体50％。
41.步骤二、将p
·
o32.5硅酸盐水泥15份、经粉磨级配的建筑固废85份加入提斗，经提斗加至搅拌器，加入灰砂总质量13％自来水，经搅拌后获得拌合均匀的物料；
42.步骤三、将拌合均匀的物料传输至模具区，经布料、振实后压制成型；
43.步骤四、用叉车等工具压制好的标砖码垛至室外空旷区域，进行自然养护48h；
44.步骤五、将步骤四中自然养护足够48h的标砖，转移至养护区域，打入co2浓度20％的烟气，直至压力上升至5bar左右，方可停止，待养护室内co2与标砖自行反应；反应完成的标砖转移至码垛区待售。
45.步骤六、后续随机抽样检测性能，固碳率。
46.实施例2检测结果：软化系数为0.95，碳化系数1.13，抗压强度为19.8mpa，冻融强度损失5％，质量损失3％。固碳率3.7％。
47.固碳率计算
[0048][0049]
实施例3
[0050]
一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖的制备方法，包括以下组份和步骤：
[0051]
步骤一、将p
·
o42.5硅酸盐水泥、经粉磨的建筑固废投入料仓。
[0052]
步骤二、将p
·
o42.5硅酸盐水泥10份、经粉磨的建筑固废90份自料仓投加至搅拌器，加入总质量8％自来水，经搅拌后获得拌合均匀的物料；
[0053]
步骤三、经传输皮带，将拌合均匀的物料传输至模具区，经布料、振实后压制成型；
[0054]
步骤四、压制好的标砖转移至预养护自然环境进行预养护；
[0055]
步骤五、将步骤四中预养护足够48h的标砖，转移至碳化养护区域，于压力5bar、烟气co2浓度10％条件下进行碳化养护24h；
[0056]
步骤六、后续抽样检测性能，固碳率。
[0057]
实施例3检测结果：软化系数为0.90，碳化系数0.99，抗压强度为16.4mpa，冻融强度损失9％，质量损失6％。固碳率2.2％。
[0058]
应用实验例1：xxxx制砖厂制砖(使用实施例1固废基封存二氧化碳标砖100t)
[0059]
2022年4月，xxxx制砖厂使用实施例1建筑固废基封存二氧化碳标砖100t，采用水泥、建筑固废比12：88制砖，用水量10％，成型压力15mpa，保压10s，制备出标砖；将标砖置于养护室，于25
±
5℃、45
±
5％rh预养护，再通入工业烟气于5bar、烟气co2浓度20％条件下碳化养护24h，得到符合《jg/t 505-2016》相关标准的标砖。
[0060]
应用实验例2：xx制砖厂制砖(使用实施例2固废基封存二氧化碳标砖150t)
[0061]
2022年7月xx制砖厂使用实施例2固废基封存二氧化碳标砖150t，采用水泥、建筑固废比15：85制砖，用水量13％，成型压力15mpa，保压10s，制备出标砖；将标砖置于室外自然养护48h，后续转移至养护釜内通入工业烟气于5bar、烟气co2浓度20％条件下碳化养护24h，对碳化养护后的标砖进行性能测试，软化系数为0.928，碳化系数1.15，抗压强度为19.54mpa，冻融强度损失7.54％，质量损失3.87％。固碳率3.59％；符合《jg/t 505-2016》相关标准。

技术特征：
1.一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖，其特征在于：以粉碎后的建筑固废做骨料，建筑固废的质量占比为85％～90％，添加10％～15％的粘结剂，不需添加任何功能助剂，经拌合、压制、工业烟气或二氧化碳混合气体碳化养护，短时间即获得的高强度的建筑固废基标砖。2.根据权利要求1所述的一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖，其特征在于：所述粘结剂为硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖，其特征在于：所述建筑固废基标砖的强度为15mpa～20mpa。4.权利要求1至3任一项所述可封存二氧化碳的建筑固废基标砖的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)将建筑固废经破碎机进行初步破碎，经筛分机配选取粒径不大于10mm且不小于150μm物料；粘结剂选取硅酸盐水泥；(2)将物料投入料仓，板喂设备经传输皮带将料仓物料按配方的比例进行上料至搅拌设备，粘结剂10～15份；建筑固废85～90份，物料经上料系统至搅拌机，于搅拌器内加水拌和均匀，加水量控制于干料总量的8％～15％，拌和后物料传输至压制设备，振实、压制成型；(3)随后将压制成型的标砖转移至温度25
±
5℃，湿度45
±
5％rh下进行预养护(或在自然环境下养护，经24h-48h后，成型的标砖建筑材料达到预设的失水率与强度，有助于后续碳化养护；(4)在压力2-5bar，在co2气体浓度10％-20％的烟气中于养护釜内进行标砖建筑材料的碳化养护，以达到高效的汇碳；碳化后得到强度为15mpa～20mpa、co2吸收量为标砖质量的2％～4％的建筑固废基标砖建筑材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中粒径配比为5-10mm：1-5mm：150μm-1mm＝30％：50％：20％。6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的碳化养护条件为养护釜压力5bar，烟气中co2浓度为20％，碳化养护时长24h。

技术总结
本发明属于固废资源化利用、建筑材料和双碳领域，具体涉及一种可封存二氧化碳的建筑固废基标砖及其制备方法，利用少量粘结剂及大量建筑固废作为固碳组分，加水混合拌和后压制成型的建筑材料半成品，再经烟气或含二氧化碳的混合气体进行碳化养护后制成成品建筑材料。本发明的要点为利用建筑固废、工业烟气制备建筑材料，相比普通建筑固废烧结砖而言，不需煅烧，既实现自身节能减排，同时减少温室气体排放，增强建筑固废砖性能。增强建筑固废砖性能。


技术研发人员：张瑜 徐敏 李有财 武腾飞 胥志刚 郭玉峰 陈曦
受保护的技术使用者：霖和气候科技（北京）有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/9