可以“吃”二氧化碳的混凝土

衡水新聞網(wǎng) · 2021-03-03 13:56 留言

混凝土是世界上最常用的人造材料,具有強(qiáng)度高、耐久性、熱質(zhì)量、價格低廉,以及原材料多樣等特性,能夠提高道路、橋梁、隧道、跑道、大壩、污水管道的堅固性,然而很少有人知道混凝土生產(chǎn)過程會對生態(tài)環(huán)境造成什么影響。

水泥是混凝土中必不可少的“粘黏劑”,它與水發(fā)生反應(yīng)使碎石、砂礫和沙土結(jié)合。但水泥在生產(chǎn)加工過程中消耗了大量石灰石、黏土和電力能源,這一過程無形中排放了大量的二氧化碳,其中大約60%的排放來自水泥生產(chǎn)過程中使用的原材料(從石灰?guī)r到石灰的碳酸鹽分解過程中釋放二氧化碳),其余40%來自發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng)所需的能量,以及將材料加熱至1450℃所需的能量。

據(jù)統(tǒng)計,每生產(chǎn)1噸水泥將產(chǎn)生810千克的二氧化碳,全球每年消耗混凝土遠(yuǎn)超過170億噸,占全球人類生產(chǎn)生活排放二氧化碳的7%,約23.1億噸。在此背景下,為了減緩混凝土生產(chǎn)過程中的二氧化碳過度排放,低碳環(huán)保成為水泥混凝土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然方向。

現(xiàn)階段水泥的低碳生產(chǎn),主要通過調(diào)控原材料的易燒性和易磨性,改進(jìn)生產(chǎn)工藝及裝備水平,降低水泥生產(chǎn)過程的能源消耗,改變現(xiàn)有硅酸鹽水泥熟料礦物體系,突破其礦物組成范圍的限制,降低高鈣礦物含量而提高低鈣礦物含量。但在現(xiàn)有技術(shù)條件下,通過上述工藝技術(shù)及裝備水平,改造實現(xiàn)節(jié)能減排難度已很大。利用二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)技術(shù)生產(chǎn)的低碳混凝土,不同于傳統(tǒng)的混凝土生產(chǎn)過程,該種混凝土的生產(chǎn)需要吸收一定量的二氧化碳,主要過程是將工業(yè)廢氣,如水泥生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳,利用特殊的方法注入到新拌混凝土中,與混凝土中的鈣鎂組分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而將二氧化碳永久固結(jié)在混凝土中,在實現(xiàn)溫室氣體二氧化碳的封存與利用的同時,混凝土的強(qiáng)度和耐久性也得到一定的提高。

二氧化碳與硬化混凝土?xí)l(fā)生碳化反應(yīng),造成混凝土對鋼筋保護(hù)能力下降、耐久性降低。而二氧化碳礦化養(yǎng)護(hù)技術(shù)是在早期成型的混凝土階段將二氧化碳注入,與混凝土中的鈣、鎂組分發(fā)生礦化反應(yīng),產(chǎn)生適量致密碳酸鈣晶體,硬化混凝土的pH值,強(qiáng)度甚至?xí)韧浔鹊膫鹘y(tǒng)混凝土高10%以上,并由于材料致密度增加,耐久性也顯著提高。相比于傳統(tǒng)的高能耗蒸汽養(yǎng)護(hù)(1至2天)或自然養(yǎng)護(hù)(28天)來生產(chǎn)混凝土,采用這種技術(shù)制造的混凝土,可以縮短養(yǎng)護(hù)時間至數(shù)小時以內(nèi),減少混凝土生產(chǎn)過程30-40%二氧化碳排放量,并且由于強(qiáng)度和耐久性提升,可以直接或間接節(jié)約水泥用量,實現(xiàn)源頭減排。

混凝土材料是當(dāng)今世界最具生命力的建筑材料,因此應(yīng)該更多地承擔(dān)起建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的歷史重任。

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