2023 PHD-6 ONGOING
发布时间: 2024/07/18 发布者： 原创 浏览量：
| 项目编号：2023PHD-6 项目名称：脱硫石油焦渣协同二氧化碳制备预拌水泥基材料的应用基础研究 承担单位：湖南大学
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项目负责人：林忠财 博士生：罗双  |
研究背景：
据国际能源署（IEA）数据显示，2021年中国碳排放总量为101.5亿吨，水泥基材料的生产碳排放超14亿吨，占全国碳排放总量的14%以上。因此，开发一种高效固碳的水泥基材料对于降低建筑行业的碳排放量具有重要的意义。在搅拌水泥基材料的过程中注入精确剂量的CO2已被证实是一种快速封存CO2且构建多元化便捷固碳的有效途径。然而由于CO2有效注入时间短及水泥基材料初始反应缓慢，导致其制品存在固碳量低，后期力学性能发展不佳等问题。利用具有快速反应特质及高活性钙质原料特点的脱硫石油焦渣协同CO2制备预拌水泥基材料有望解决这一问题。脱硫石油焦渣是炼油厂脱硫过程的废弃物，其氧化钙（CaO，48-79%）含量高且具备胶凝性，可在2 min内达到最大反应放热量。因此可在较短的搅拌时间内与大量的CO2反应实现高效固碳且提升力学性能的效果。然而，由于脱硫石油焦渣协同CO2制备预拌水泥基材料的早期碳化机理、后续水化机制及硬化浆体微观结构-宏观性能的相互作用规律并不清楚，使得其应用理论、技术推广尚面临诸多难题。
研究目标：
1. 研究不同脱硫石油焦渣及CO2掺量下搅拌速度、水灰比对水泥基材料的新拌性能及力学性能的影响。
2. 协同多种测试方法、分析手段揭示其微观结构、微观产物之间的内在运作规律。
中期进展：
1. 针对极早期碳化机制与浆体物化性能的耦合关系，揭示了二氧化碳搅拌水泥浆体前60min的反应机理以及二氧化碳对水泥浆体物化影响；
2. 针对碳化作用对硬化浆体的水化机制及力学性能影响，已揭示了二氧化碳对水泥浆体的1天具有明显的碳化促进作用，在养护28天后，硬化浆体的水化程度被显著促进；
3. 发现了早期碳化产物主要为无定形碳酸钙及方解石，随着养护时间的增加，一部分碳酸钙演变成球霰石，使得后期二氧化碳搅拌水泥浆体的抗压强度与对照组相似。
阶段性项目成果：
大会报告 1：2023第三届可持续建筑材料国际会议（ICSBM）在中国武汉顺利召开，博士生罗双参会并作了题为“Enhancing Mechanical Properties of Portland Cement with Blending CO2-intermixed High Belite Calcium Sulfoaluminate Cement”的报告；
大会报告 2：第十一届可替代材料建筑对环境和技术影响国际会议（WASCON-2023）在中国香港顺利召开，博士生罗双参加会议，并作了题为“First 60 min behavior of fresh properties and reaction mechanisms of cement pastes intermixed with CO2”的报告。
