超临界CO2发泡混凝土的制备及固碳性能研究

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 10; pp. 4222 - 4234
• Main Authors: 他旭鹏, 张源, 万志军, 曹钊, 李建伟, 李绪萍, 陈景序, 张靖
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 内蒙古自治区煤炭安全开采与利用工程技术研究中心,内蒙古包头 014010 01.10.2024; 内蒙古煤炭绿色开采与绿色利用协同创新中心,内蒙古包头 014010%中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116; 内蒙古科技大学矿业与煤炭学院,内蒙古包头 014010; 内蒙古自治区矿业工程重点实验室,内蒙古包头 014010
• Subjects: mineralization and storage; 矿化封存; 矿用材料; supercritical carbon dioxide; 绿色低碳; 泡沫混凝土; 超临界二氧化碳; foam concrete; mine ma-terials; green and low-carbon
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.LC24.0320

TD82; 实现绿色低碳是推动煤炭产业高质量发展的必然选择.为了实现这一目标,提出一种采用超临界CO2 相变发泡技术制备泡沫混凝土的方法,制备了一种兼具高孔隙结构和固碳能力的硅酸盐水泥基超临界CO2 发泡混凝土.研究了超临界CO2 对材料干密度、孔隙结构和固碳能力的影响规律及作用机制.结果表明:超临界CO2 相变发泡混凝土制备过程是考虑硅酸盐水泥特性及其与CO2 矿化反应特性的温压动态协调过程.利用超临界CO2 相变发泡技术制备硅酸盐水泥基泡沫混凝土机理可分为CO2-水泥浆液共存、CO2-水泥浆液共溶、超临界CO2-水泥浆液共溶、卸压发泡4个阶段.提高实验压力可以增大超临界CO2-混凝土体系中的CO2 质量分数,降低超临界CO2 发泡混凝土的干密度,超临界 CO2 发泡混凝土干密度为 787.14～993.52 kg/m3,变化范围为8.28%～19.20%.超临界CO2 发泡混凝土孔隙率的发展受CO2 在超临界CO2-混凝土体系中的扩散—溶解—反应行为影响,其孔隙率为 47.87%～89.79%,增大实验压力,优化保压时间是制备高孔隙率超临界CO2 发泡混凝土的发展方向.超临界CO2 发泡混凝土泡孔总体呈均匀、规则、独立的圆孔,其孔径大致相同,约为 0.2 mm.增大实验压力可以促进CO2 矿化反应程度,有效优化泡孔结构及分布密度.每吨超临界CO2 发泡混凝土骨架固碳率为6.32%～10.36%,泡孔储碳量为0.98～2.27 kg,具有明显的固碳潜力,但其制备工艺及参数仍需进一步改善.超临界CO2 发泡混凝土有望发展为一种近零碳矿用功能性材料,对实现煤电一体化基地源头减碳意义重大.