本發(fā)明屬于建筑材料，具體涉及一種利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法。

背景技術(shù)：

1、由溫室氣體引起的全球變暖會(huì)導(dǎo)致一系列嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。二氧化碳(co2)作為最主要的溫室氣體，其控制與減排對(duì)于緩解氣候變化具有重要意義。因此，減少化石資源利用中co2的排放是十分必要的，而碳捕集利用與封存(ccus)技術(shù)是目前實(shí)現(xiàn)化石能源大規(guī)模低碳化利用的唯一技術(shù)選擇。ccus技術(shù)按技術(shù)流程可分為碳捕集、碳運(yùn)輸、碳利用和碳封存四個(gè)重要環(huán)節(jié)。其中co2養(yǎng)護(hù)混凝土技術(shù)近年來(lái)被視為大規(guī)模封存co2的最具潛力的技術(shù)之一。

2、目前學(xué)者普遍認(rèn)為co2養(yǎng)護(hù)混凝土是指：新拌混凝土在尚未完成水化過(guò)程時(shí)，由其中尚未水化的水泥顆粒中的氧化物(主要是硅酸鈣、鋁酸鈣)以及部分的水化產(chǎn)物ca(oh)2與co2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣caco3和硅凝膠，使水泥和混凝土硬化、強(qiáng)度迅速發(fā)展。由于該反應(yīng)的主要產(chǎn)物是非溶解性的鈣鹽，因此混凝土的c-s-h凝膠孔隙和部分毛細(xì)孔將被碳化產(chǎn)物堵塞，使混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度提高，一定程度上也會(huì)阻礙co2向混凝土內(nèi)部擴(kuò)散的速度，進(jìn)一步提高了混凝土制品的抗壓、抗折強(qiáng)度和抗凍性、抗沖擊耐磨性。研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)新拌混凝土進(jìn)行co2表面處理,co2會(huì)與水泥顆粒中的硅酸三鈣、硅酸二鈣等反應(yīng)，同時(shí)也會(huì)與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)，反應(yīng)前后體積增大，因此該反應(yīng)能使生成物固相體積增加，有利于水泥基材料密實(shí)性的提高，并且生成的碳酸鈣穩(wěn)定性較好，使得反應(yīng)后的制品有較好的表面耐磨性、防水性等。

3、影響co2養(yǎng)護(hù)混凝土制品質(zhì)量的主要因素主要有：co2濃度，環(huán)境溫度，環(huán)境相對(duì)濕度，水灰比等；其中最重要的因素是co2滲透深度，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中co2是以碳酸的形式與水“結(jié)伴”同行的，同時(shí)在滲透過(guò)程中又會(huì)與混凝土反應(yīng)，生產(chǎn)物會(huì)進(jìn)一步阻礙滲透路徑。提高滲透深度的方法也有多種，例如增加co2濃度，提高反應(yīng)過(guò)程環(huán)境壓力等，但是這些方法用于建筑用鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)，因構(gòu)件尺寸龐大且不規(guī)則，大規(guī)模應(yīng)用收到了很大限制，另外該工藝養(yǎng)護(hù)時(shí)co2提高滲透深度所付出的代價(jià)較為巨大，經(jīng)濟(jì)性不佳。因此，開(kāi)發(fā)一種混凝土制品，僅需要表面強(qiáng)化，或者其結(jié)構(gòu)本身就有利于co2滲透，將成為co2養(yǎng)護(hù)混凝土技術(shù)能否高值化應(yīng)用的關(guān)鍵。

4、同時(shí)，利用co2制備墻體材料的技術(shù)雖然已研究多年，但基本仍停留在理論研究階段。目前的研究成果中co2來(lái)源是制約該技術(shù)應(yīng)用的瓶頸，實(shí)驗(yàn)室研究階段所用co2大多為工業(yè)用高純度co2，其成本較高，且需要前端要有復(fù)雜工藝作為支撐，從規(guī)?；獯鎐o2的角度看利用率并不高，其實(shí)是對(duì)現(xiàn)有資源的一種浪費(fèi)。

5、綜上，尋找出一類(lèi)建材產(chǎn)品，可用較低濃度的co2養(yǎng)護(hù)，并且可應(yīng)用現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)，同時(shí)生產(chǎn)者所需co2自給自足，將ccus技術(shù)的碳捕集、碳運(yùn)輸、碳利用和碳封存四個(gè)環(huán)節(jié)在一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，且通過(guò)該方法生產(chǎn)的產(chǎn)品在性能上有顯著提升，就成為該領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法。該方法通過(guò)二氧化碳養(yǎng)護(hù)制備墻體材料，實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下對(duì)低濃度co2的高效捕集、利用和封存，大大縮短工藝路線，并保證了墻體材料的質(zhì)量與性能，提高了墻體材料的制備效率，解決現(xiàn)有利用co2制備墻體材料技術(shù)復(fù)雜且co2利用率低的難題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，該方法以骨料、填充料、膠凝材料、增強(qiáng)劑、誘導(dǎo)劑、水為原材料，經(jīng)一次攪拌、二次攪拌、靜置、壓制成型、二氧化碳養(yǎng)護(hù)，制備得到墻體材料。

3、上述的利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，所述骨料來(lái)源于天然骨料、建筑垃圾再生骨料，填充料來(lái)源于天然砂、人工砂、建筑垃圾再生砂、工業(yè)尾礦砂，其中骨料的粒徑為3mm～5mm，填充料的粒徑為1.5mm以下。本發(fā)明采用的骨料和填充料可來(lái)源于再生材料，并可消納工業(yè)尾砂，實(shí)現(xiàn)了資源的充分利用；同時(shí)，通過(guò)控制骨料和填充料的粒徑在上述范圍內(nèi)，使得填充料與膠凝材料更容易聚集在骨料接觸點(diǎn)之間的區(qū)域，增加了結(jié)合區(qū)域面積，從而形成“腰部”粘接，避免點(diǎn)粘接，有利于提高墻體材料的強(qiáng)度，還保證了整個(gè)墻體材料制品的空隙量，顯著提高了墻體材料尤其是透水磚的質(zhì)量。

4、上述的利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，所述墻體材料為路面磚，則原材料骨料和填充料中骨料的質(zhì)量占比小于30％，填充料的質(zhì)量占比大于70％；或者所述墻體材料為透水磚，則原材料骨料和填充料中骨料的質(zhì)量占比大于40％，填充料的質(zhì)量占比小于60％。

5、路面磚的耐磨性為其關(guān)鍵的性能指標(biāo)，本發(fā)明采用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝可實(shí)現(xiàn)對(duì)路面磚表面的強(qiáng)化，顯著提升路面磚產(chǎn)品的質(zhì)量。透水磚要求其具有足夠多的非閉合空隙，但過(guò)多的空隙容易導(dǎo)致透水磚產(chǎn)品不夠密實(shí)、其強(qiáng)度和耐久性無(wú)法保證，本發(fā)明采用采用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝，通過(guò)控制不同類(lèi)型墻體材料中骨料與填充料占比，調(diào)節(jié)墻體材料的強(qiáng)度和空隙量，保證二氧化碳通過(guò)墻體材料空隙進(jìn)入內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)化，從而分別制備得到路面磚和透水磚，保證了墻體材料的質(zhì)量。

6、上述的利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，所述膠凝材料為硅酸鹽水泥，增強(qiáng)劑原料為白云石、云母、石灰和透輝石中的兩種以上，且增強(qiáng)劑中含有以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)成分：cao>30％，mgo+na2o+k2o＞10％，so3＜0.50％，增強(qiáng)劑由低溫?zé)峄罨に囍苽涞玫剑簩⒃鰪?qiáng)劑原料置于電爐中在80℃保溫20min、110℃保溫1h、400℃保溫20min、600℃保溫1h，隨爐降至室溫后立即轉(zhuǎn)入破碎機(jī)中進(jìn)行機(jī)械活化，再破碎至400目，密封保存?zhèn)溆?；所述誘導(dǎo)劑為水玻璃或氫氧化鈉。

7、本發(fā)明通過(guò)選用上述增強(qiáng)劑并控制增強(qiáng)劑由低溫?zé)峄罨に囍苽涠茫ＷC了增強(qiáng)劑的化學(xué)成分組成，增強(qiáng)劑化學(xué)成分中高活性的cao在低濃度二氧化碳養(yǎng)護(hù)環(huán)境中更容易形成致密的caco3，提高了養(yǎng)護(hù)工藝的靈敏性，適量的活性堿性金屬包括mgo、na2o、k2o通過(guò)促進(jìn)膠凝材料的聚合，提升膠凝材料的粘接作用，有助于提高墻體材料的強(qiáng)度；而誘導(dǎo)劑對(duì)活性堿性金屬具有輔助作用，優(yōu)選的誘導(dǎo)劑水玻璃中的硅酸鈉參與co2養(yǎng)護(hù)反應(yīng)生成了c-s-h凝膠，提高了c-s-h凝膠含量，有助于微細(xì)孔的填充，從而改善墻體材料的耐磨性和防水性。

8、上述的利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，按干物料計(jì)所述骨料和填充料的總質(zhì)量占比為80％～90％，膠凝材料的質(zhì)量占比為10％～20％，且增強(qiáng)劑的加入質(zhì)量為干物料質(zhì)量的5％～10％，誘導(dǎo)劑的加入質(zhì)量為干物料質(zhì)量的3％～5％，水的加入質(zhì)量為干物料質(zhì)量的10％～20％，所述制備過(guò)程包括以下步驟：

9、步驟一、原料攪拌及靜置：將骨料、填充料、膠凝材料、增強(qiáng)劑稱(chēng)量后倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行干料攪拌，得到混合干料，同時(shí)將誘導(dǎo)劑、水稱(chēng)量后倒入高速攪拌器中進(jìn)行濕料攪拌，得到混合漿料，然后將混合漿料導(dǎo)入混合干料中進(jìn)行二次攪拌，再進(jìn)行靜置，得到預(yù)成型物料；

10、步驟二、壓制成型：將步驟一中得到的預(yù)成型物料入模后進(jìn)行靜壓成型，得到壓坯；

11、步驟三、二氧化碳養(yǎng)護(hù)：將步驟二中得到的壓坯置于二氧化碳養(yǎng)護(hù)裝置中的蒸養(yǎng)釜罐體中密封，通過(guò)二氧化碳補(bǔ)償器向蒸養(yǎng)釜罐體中通入二氧化碳，同時(shí)將二氧化碳吸收池中飽和的二氧化碳電池液送入蒸汽發(fā)生器中，對(duì)壓坯進(jìn)行二氧化碳養(yǎng)護(hù)，得到墻體材料。

12、上述的利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，步驟一中所述干料攪拌的轉(zhuǎn)速為20r/min，攪拌時(shí)間為3min；所述濕料攪拌的轉(zhuǎn)速為500r/min，攪拌時(shí)間為2min；所述二次攪拌的轉(zhuǎn)速為45r/min，攪拌時(shí)間為2min；所述靜置時(shí)間為1h～4h。

13、上述的利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，步驟二中所述靜壓成型的壓力不小于25mpa，加載速度不大于0.8mpa/s。

14、上述的利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，步驟三中所述二氧化碳電池液為水與吸收劑的混合液體，其中吸收劑由鋰渣、氫氧化鈉、碳酸鋰、碳酸鉀按照1:1:1.5:1的質(zhì)量比混合后經(jīng)600℃煅燒30min、再磨細(xì)至300目制備而得，且二氧化碳電池液的固液比為1:100。

15、現(xiàn)有技術(shù)中通常采用碳酸鉀溶液、醇胺類(lèi)水溶液、有機(jī)胺溶液或氨水等作為co2處理的吸收劑，該方法的co2吸收率高，但對(duì)吸收溫度要求高(60℃～80℃)，且要求co2分壓(濃度)較高，主要用于熱電廠或化工廠的排煙系統(tǒng)，還需要專(zhuān)用co2解析設(shè)備，難以推廣應(yīng)用。本發(fā)明的研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，工業(yè)鋰渣在堿性環(huán)境中經(jīng)低溫預(yù)燒磨細(xì)后與水混合制成的吸收液對(duì)低濃度二氧化碳有顯著吸收效率，故設(shè)計(jì)了由水和吸收劑混合而成的二氧化碳電池液，通過(guò)在吸收劑中加入氫氧化鈉和碳酸鉀提供堿性環(huán)境，加入碳酸鋰調(diào)節(jié)吸收劑中鋰含量，從而獲得在對(duì)低濃度co2敏感、具有高co2吸收率的二氧化碳電池液，更適用于對(duì)常溫常壓下大氣環(huán)境中co2捕集，提高了co2捕集效率，方便co2運(yùn)輸；同時(shí)，將該吸收co2后的二氧化碳電池液直接用于二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝，在高溫高壓的養(yǎng)護(hù)條件下解析即釋放co2，且co2進(jìn)入壓坯中后參與養(yǎng)護(hù)反應(yīng)生成碳酸鈣等固相物質(zhì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)co2的利用和封存，縮短了工藝路線。

16、上述的利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，步驟三中當(dāng)所述墻體材料為路面磚時(shí)，二氧化碳養(yǎng)護(hù)的具體過(guò)程為：打開(kāi)真空泵對(duì)蒸養(yǎng)釜罐體抽真空至壓力為-0.1mpa，停止抽真空并關(guān)閉管路使得蒸養(yǎng)釜罐體內(nèi)壓力穩(wěn)定，然后打開(kāi)二氧化碳補(bǔ)償器向蒸養(yǎng)釜罐體內(nèi)通入二氧化碳至壓力為0mpa后停止并經(jīng)停5min，同時(shí)將二氧化碳吸收池中飽和的二氧化碳電池液經(jīng)進(jìn)料管道送入蒸汽發(fā)生器中，啟動(dòng)加熱棒加熱，對(duì)壓坯進(jìn)行二氧化碳養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為180℃，釜內(nèi)壓力為0.8mpa，保壓保溫時(shí)間為5h，再經(jīng)出液管道將使用后的二氧化碳電池液送入二氧化碳吸收池，并對(duì)蒸養(yǎng)釜罐體泄壓。

17、上述利用二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝制備墻體材料的方法，其特征在于，步驟三中當(dāng)所述墻體材料為透水磚時(shí)，二氧化碳養(yǎng)護(hù)的具體過(guò)程為：打開(kāi)真空泵對(duì)蒸養(yǎng)釜罐體抽真空至壓力為-0.06mpa，停止抽真空并關(guān)閉管路使得蒸養(yǎng)釜罐體內(nèi)壓力穩(wěn)定，然后打開(kāi)二氧化碳補(bǔ)償器向蒸養(yǎng)釜罐體內(nèi)通入二氧化碳至壓力為0mpa后停止并經(jīng)停5min，同時(shí)將二氧化碳吸收池中飽和的二氧化碳電池液經(jīng)進(jìn)料管道送入蒸汽發(fā)生器中，啟動(dòng)加熱棒加熱，對(duì)壓坯進(jìn)行二氧化碳養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為180℃，釜內(nèi)壓力為0.8mpa，保壓保溫時(shí)間為3h，再經(jīng)出液管道將使用后的二氧化碳電池液送入二氧化碳吸收池，并對(duì)蒸養(yǎng)釜罐體泄壓。

18、本發(fā)明的飽和的二氧化碳電池液對(duì)co2解析環(huán)境要求嚴(yán)格，通常需要控制罐體內(nèi)壓力為0.6mpa～0.8mpa，更優(yōu)選為0.8mpa，以避免壓力過(guò)高導(dǎo)致的二氧化碳電池液失效風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，該壓力范圍恰好滿足了蒸壓養(yǎng)護(hù)混凝土制品的要求(0.75mpa)，從而在對(duì)二氧化碳電池液解析的同時(shí)完成墻體材料制品的養(yǎng)護(hù)，大大提高了制備效率。

19、同時(shí)，本發(fā)明針對(duì)兩種類(lèi)型的墻體材料即路面磚和透水磚，一方面通過(guò)對(duì)原料中成分尤其是骨料和填充料的比例進(jìn)行控制，一方面結(jié)合低co2養(yǎng)護(hù)濃度養(yǎng)護(hù)特性設(shè)計(jì)專(zhuān)用的養(yǎng)護(hù)制度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)常溫常壓下co2的捕集、二氧化碳電池液解析利用和封存，保證路面磚和透水磚的性能。

20、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

21、1、本發(fā)明對(duì)壓坯進(jìn)行co2養(yǎng)護(hù)制備墻體材料，通過(guò)控制壓坯原材料進(jìn)而控制其結(jié)構(gòu)，有利于co2的進(jìn)入并發(fā)揮強(qiáng)化作用，實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下對(duì)低濃度co2的高效捕集，保證了墻體材料的質(zhì)量與性能，提高了墻體材料的制備效率。

22、2、本發(fā)明采用二氧化碳電池液進(jìn)行二氧化碳養(yǎng)護(hù)工藝，通過(guò)控制二氧化碳電池液的成分組成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低濃度二氧化碳的鋪集和利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了co2的利用和封存，大大縮短工藝路線，擴(kuò)大了本發(fā)明方法的適用范圍。

23、3、本發(fā)明通過(guò)在制備墻體材料的原料中加入增強(qiáng)劑成分，提高了原料制成的壓坯在co2養(yǎng)護(hù)過(guò)程中對(duì)co2的敏感程度，提高了對(duì)co2的利用程度，有利于提高墻體材料的強(qiáng)度性能。

24、4、本發(fā)明通過(guò)控制制備墻體材料的原料中骨料和填充料的性狀及占比，結(jié)合針對(duì)性設(shè)計(jì)co2養(yǎng)護(hù)制度，有效調(diào)節(jié)墻體材料的空隙結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度性能，從而獲得兩種不同性能的墻體材料即路面磚和透水磚，保證了墻體材料的質(zhì)量，適用于不同的環(huán)境。

25、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。