本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備高固碳量建筑材料制品的方法。

背景技術(shù)：
因碳排放引起的氣候問題越來越嚴重。建筑材料領(lǐng)域的碳排放尤其受到大家的關(guān)注，據(jù)估算僅水泥工業(yè)的碳排放就占全球排放總量的5％。利用綠色、低碳的技術(shù)生產(chǎn)建筑材料，從而降低碳排，放緩解氣候問題勢在必行。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)認為碳捕獲與封存(CCS)技術(shù)，是控制碳排放、緩解氣候變化問題的重要手段之一。CO2的封存手段主要包括：地質(zhì)封存、海洋封存、礦物封存或工業(yè)利用。其中礦物封存是最穩(wěn)定的一種手段。含氫氧化鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣等礦物成分的膠凝材料或者輔助膠凝材料，如水泥、水泥廠窯灰、鋼渣等在低水膠比條件下經(jīng)過碳化養(yǎng)護，CO2以碳酸鹽的形式穩(wěn)定固定在材料中，同時材料獲得一定的強度，并表現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性。利用上述材料及碳化養(yǎng)護方法生產(chǎn)建筑材料，與蒸汽養(yǎng)護相比，能節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率，同時降低碳排放。然而，如何有效提升制品生產(chǎn)過程中的固碳量確需要從生產(chǎn)的攪拌過程加以考慮，并需解決碳化攪拌降低制品強度的問題。固碳量(材料吸收固定CO2的質(zhì)量占原材料質(zhì)量的百分比)是衡量碳化養(yǎng)護材料的重要性能指標(biāo)。碳化養(yǎng)護方式生產(chǎn)建筑材料可以吸收固定一定量的CO2，且材料早期強度較高耐久性優(yōu)異，但是固碳量有限。本發(fā)明使CO2在建筑材料制品生產(chǎn)的攪拌階段和養(yǎng)護階段都介入，采用在CO2氣氛中攪拌(碳化攪拌)結(jié)合養(yǎng)護時的碳化養(yǎng)護方式，顯著提高建筑材料固碳量和強度。解決了常規(guī)方式生產(chǎn)建筑材料制品CO2排放大、單純碳化攪拌后制品強度低強度低、單純碳化養(yǎng)護固碳量低的一系列問題，是一種借助建筑材料制品生產(chǎn)過程提高CO2利用的好方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種碳化攪拌結(jié)合碳化養(yǎng)護方式提高建筑材料固碳量和強度的方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種制備高固碳量建筑材料制品的方法,步驟如下(1)將含有硅酸二鈣、硅酸三鈣、氫氧化鈣的膠凝材料按水灰比為0.1-0.15的比例與水混合后，在二氧化碳氣氛中充分攪拌1-1.5分鐘，得到碳化攪拌后的拌合物；(2)將上步所得拌合物在8MPa壓力下成型，得毛坯；(3)將上步所得毛坯標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2小時，即得。所述步驟1和步驟2之間還包括步驟2`，所述步驟2`方法如下，將上步所得碳化攪拌后的拌合物按水灰比為0.15-0.2的比例二次補水，繼續(xù)在空氣中攪拌1分鐘，得到二次攪拌的拌合物；所述水灰比中灰的重量按步驟1中的膠凝材料計算。所述步驟3的方法還可為：將上步所得毛坯在二氧化碳氣氛中、養(yǎng)護壓力1bar、溫度不低于5℃條件下碳化養(yǎng)護2小時，即得。所述膠凝材料為水泥或鋼渣。所述二氧化碳氣氛為含CO2的工業(yè)廢氣或高純度CO2。步驟1中，發(fā)生碳化反應(yīng)，同時伴隨著反應(yīng)熱，導(dǎo)致拌合物團聚且干燥。所述步驟2`中，補充水分后，在空氣中繼續(xù)攪拌，使步驟1過程中團聚且干燥的拌合物再次分散，整個攪拌過程控制水膠比為0.15-0.2之間。所述步驟3中，碳化養(yǎng)護所用CO2氣體為高純度CO2或含CO2的工業(yè)廢氣，養(yǎng)護壓力為1bar，養(yǎng)護時長為2h，溫度為不低于5℃室溫。本發(fā)明中碳化攪拌階段材料中的氫氧化鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣與CO2反應(yīng)生成了碳酸鈣等產(chǎn)物。Ca(OH)2+CO2→CaCO3C2S+(2-x)CO2+yH2O→CxSHy+(2-x)CaCO3C3S+(3-x)CO2+yH2O→CxSHy+(3-x)CaCO3本發(fā)明的主要特點是碳化攪拌與碳化養(yǎng)護工藝相結(jié)合，提高建筑材料的固碳量和強度。本發(fā)明的有益效果：降低CO2排放，提高建筑材料生產(chǎn)效率，產(chǎn)品性能優(yōu)異。附圖說明圖1為具體實施例碳化攪拌與常規(guī)攪拌兩種工藝方法生產(chǎn)建筑制品的TG-DTG圖譜；圖2為具體實施例碳化攪拌與常規(guī)攪拌兩種工藝方法生產(chǎn)建筑材料XRD圖譜。具體實施方式一種制備高固碳量建筑材料制品的方法,步驟如下(1)將含有硅酸二鈣、硅酸三鈣、氫氧化鈣的膠凝材料按水灰比為0.1-0.15的比例與水混合后，在二氧化碳氣氛中充分攪拌1-1.5分鐘，得到碳化攪拌后的拌合物；(2)將上步所得拌合物在8MPa壓力下成型，得毛坯；(3)將上步所得毛坯標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2小時，即得。所述步驟1和步驟2之間還包括步驟2`，所述步驟2`方法如下，將上步所得碳化攪拌后的拌合物按水灰比為0.15-0.2的比例二次補水，繼續(xù)在空氣中攪拌1分鐘，得到二次攪拌的拌合物；所述水灰比中灰的重量是與步驟一中的膠凝材料計算。所述步驟3的方法還可為：將上步所得毛坯在二氧化碳氣氛中、養(yǎng)護壓力1bar、溫度不低于5℃條件下碳化養(yǎng)護2小時，即得。所述膠凝材料為水泥或鋼渣。所述二氧化碳氣氛為含CO2的工業(yè)廢氣或高純度CO2。基于上述操作，選取多種情況對比試驗。實施例1選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.15加入水，在密閉容器中二氧化碳氣氛中充分攪拌1-1.5分鐘，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將所得毛坯標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2小時，即得。所述二氧化碳氣氛為含CO2的工業(yè)廢氣或高純度CO2。對照例1另外相同條件下采用常規(guī)攪拌方式生產(chǎn)的產(chǎn)品無固碳作用。選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.15加入水，充分攪拌1-1.5分鐘，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將所得毛坯標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2小時，即得。圖1為碳化攪拌樣品與常規(guī)攪拌樣品2h齡期的TG-DTG圖譜?？梢钥闯?，碳化攪拌過程使得碳酸鈣分解釋放出CO2氣體引起的失重量，由3.8％增大到8.3％。常規(guī)攪拌方式生產(chǎn)的產(chǎn)品中也有3.8％的CO2失重，是由原材料中的碳酸鹽分解產(chǎn)生。因此，8.3％與3.8％的差值4.5％為碳化攪拌方式生產(chǎn)的產(chǎn)品中的固碳量。圖2為兩種不攪拌方式生產(chǎn)工藝生產(chǎn)產(chǎn)品的XRD圖譜?？梢钥闯鎏蓟瘮嚢韫に嚿a(chǎn)的產(chǎn)品未見氫氧化鈣峰，且碳酸鈣峰值較強。說明經(jīng)過碳化攪拌出現(xiàn)了主要產(chǎn)物之一為碳酸鈣。實施例2選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.15加入水，采用四種方式生產(chǎn)，分別為：(1)碳化攪拌后碳化養(yǎng)護、(2)碳化攪拌后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護、(3)常規(guī)攪拌后碳化養(yǎng)護、(4)常規(guī)攪拌后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。成型所用壓力為8MPa，產(chǎn)品尺寸為40mm×40mm×20mm，養(yǎng)護齡期均為2h。具體操作如下：(1)選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.15加入水，在密閉容器中二氧化碳氣氛中充分攪拌1-1.5分鐘，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將上步所得毛坯在二氧化碳氣氛中、養(yǎng)護壓力1bar、溫度不低于5℃條件下碳化養(yǎng)護2小時，即得。(2)選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.15加入水，在密閉容器中二氧化碳氣氛中充分攪拌1-1.5分鐘，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將所得毛坯標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2小時，即得。(3)選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.15加入水，采用常規(guī)攪拌方式攪拌1-1.5分鐘，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將上步所得毛坯在二氧化碳氣氛中、養(yǎng)護壓力1bar、溫度不低于5℃條件下碳化養(yǎng)護2小時，即得。(4)選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.15加入水，采用常規(guī)攪拌方式攪拌1-1.5分鐘，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將所得毛坯標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2小時，即得。上述四種方式生產(chǎn)產(chǎn)品2h齡期的固碳量及強度值如下表所示。從表中可以看出，碳化攪拌結(jié)合碳化養(yǎng)護工藝方式生產(chǎn)建筑材料制品，不僅提高了制品早齡期強度，還提高了產(chǎn)品的固碳量。與常規(guī)攪拌后碳化養(yǎng)護方式生產(chǎn)的產(chǎn)品相比，碳化攪拌結(jié)合碳化養(yǎng)護工藝方式固碳量提高了70％。。實施例3選取P·O42.5水泥，分別采用(1)分次補水碳化攪拌和(2)一次碳化攪拌兩種攪拌方式攪拌，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的試件，碳化養(yǎng)護2h。具體操作如下：(1)選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.1加入水，在密閉容器中二氧化碳氣氛中充分攪拌1-1.5分鐘得到碳化攪拌后的拌合物；將上步所得碳化攪拌后的拌合物按水灰比為0.15-0.2的比例二次補水，繼續(xù)在空氣中攪拌1分鐘，得到二次攪拌的拌合物；所述水灰比中灰的重量是與步驟一中的膠凝材料計算。用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將上步所得毛坯在二氧化碳氣氛中、養(yǎng)護壓力1bar、溫度不低于5℃條件下碳化養(yǎng)護2小時，即得。(2)選取PO·42.5水泥，按水灰比為0.1加入水，在密閉容器中二氧化碳氣氛中充分攪拌1-1.5分鐘，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將上步所得毛坯在二氧化碳氣氛中、養(yǎng)護壓力1bar、溫度不低于5℃條件下碳化養(yǎng)護2小時，即得。上述兩種不同攪拌方式生產(chǎn)產(chǎn)品的固碳量及強度如下表所示。從表中可以看出，碳化攪拌后補水再次進行常規(guī)攪拌方式生產(chǎn)的產(chǎn)品比一次碳化攪拌的產(chǎn)品強度提高了130％。說明碳化攪拌后再次補水后常規(guī)攪拌，并繼續(xù)碳化養(yǎng)護這種生產(chǎn)工藝可使得產(chǎn)品不僅固碳量大，而且強度也得到提高。。實施例4選取武漢某企業(yè)生產(chǎn)的磨細鋼渣，按水灰比為0.1加入水，在密閉容器中二氧化碳氣氛中充分攪拌1-1.5分鐘，用8MPa的壓力壓制成型為40mm×40mm×20mm的毛坯，將所得毛坯標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2小時，即得。所述二氧化碳氣氛為含CO2的工業(yè)廢氣或高純度CO2。另外相同條件下采用常規(guī)攪拌方式生產(chǎn)的產(chǎn)品無固碳作用(具體操作參見實施例1)。下表為兩種攪拌方式的固碳量?？梢钥闯鼋?jīng)過碳化攪拌，常規(guī)攪拌方式下無固碳作用產(chǎn)品，固碳量提高為7.52％。。實施例5選取武漢某企業(yè)生產(chǎn)的磨細鋼渣，按水灰比為0.15加入水，采用四種方式生產(chǎn)，分別為：碳化攪拌后碳化養(yǎng)護、碳化攪拌后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護、常規(guī)攪拌后碳化養(yǎng)護、常規(guī)攪拌后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。成型所用壓力為8MPa，產(chǎn)品尺寸為40mm×40mm×20mm，養(yǎng)護齡期均為2h。具體操作參照實施例2。上述四種方式生產(chǎn)產(chǎn)品2h齡期的固碳量及強度值如下表所示。從表中可以看出，采用碳化攪拌結(jié)合碳化養(yǎng)護工藝方式，利用鋼渣生產(chǎn)的建筑材料制品，不僅提高了制品早齡期強度，還提高了產(chǎn)品的固碳量。。