一种基于测定砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的装置和测算方法与流程

1.本发明涉及砖块养护技术领域，具体涉及一种基于测定砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的装置和测算方法。


背景技术：

2.将工业生产过程中产生的二氧化碳排放或者是利用其他手段收集到的二氧化碳应用在砖块的养护上，实现矿化反应。增强砖块强度的同时还实现了二氧化碳气体的利用(碳捕捉，利用与存储)。基本原理是二氧化碳气体通过砖块表面的细微孔径渗透到砖块内部与其中的钙镁碱性组分发生反应并生成碳酸盐实现二氧碳气体的封存同时也使得混凝土砖块的力学性能增强，这个过程被称为矿化养护。
3.目前在工业生产领域对于利用工业废气或二氧化碳气体进行砖块的矿化养护都是以大规模生产为前提，利用大型的养护釜对大批量砖块进行养护，在保证产量的同时却缺少对砖块吸收的二氧化碳量(矿化养护固碳量)的较为精准的测定。并且养护环境和工况相对单一，缺少其他工况下砖块的二氧化碳吸收量的参考数据。
4.现有技术中，利用混凝土碳化试验箱进行碳化试验时，试验时的反应温湿度和二氧化碳浓度都需要按照jg/t247-2009标准来设定，不能很好的模拟不同工况下(不同温湿度，不同二氧化碳浓度，不同压力等)的碳化反应。并且混凝土碳化试验箱只是对混凝土试件进行碳化深度的测定，并不能对试件固碳量进行较为精准的测定。
5.固碳量的测定可通过以下几种方法实现：
①
直接增重：直接测量砖块养护前后重量，差值为固碳量，但未排除吸附二人氧化碳等其他因素影响，结果不精准；
②
整体增重：将养护釜和砖块作为一个整体，测量出养护前后的整体重量，其差值为固碳量，其测量结果将其他影响因素包含进整体内，但是无法作为工业及实验室常用手段，且结果仍旧不精准；
③
取样分析：对养护后的砖块进行取样，分析样本固碳量并折算出砖块固碳量，相较于上述两种方法，取样法能精准的测算取样部分的局部固碳量，但是砖块内外矿化程度不一致，折算结果仍有一定偏差；
④
气体计量法：通过测量二氧化碳气体在养护过程中的消耗量来获得固碳量，相较于其他方法，该方法无需考虑水分、砖块矿化程度等因素，精确度较高，但是由于不同反应环境的二氧化碳气体压力不同，需要在反应釜内部设置高精度传感器对二氧化碳气体进行压力修正，实验方法较为繁琐。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中如何较为精准的测定在不同工况下砖块的二氧化碳矿化养护固碳量)，并为今后的工业生产提供辅助支撑的数据，本发明主要提供一种基于测定养护砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的装置和测算方法，本发明通过计算二氧化碳气体对砖块进行养护时砖块增加的质量，烘干以排除蒸发水的干扰，真空状态排除物理吸附的二氧化碳干扰，从而对砖块固碳量进行更准确的测算。
7.为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
8.一方面，本发明提供一种基于测定砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的装置，包括二氧化碳气体源、输气管道、真空泵、抽气管道、气体预处理室、砖块预处理室、砖块养护室、拉力传感器、受力数据传输线、第一置物台、第二置物台、电热丝、读数监视器、温度气压数据传输线、温度传感器、气压传感器，其中，第一置物台和第二置物台采用镂空金属网状设计，使得砖块在预处理和养护阶段的反应面积更大使反应更充分。
9.所述二氧化碳气体源通过输气管道与气体预处理室连接，气体预处理室继续通过输气管道与砖块养护室连接。所述真空泵通过抽气管道与砖块预处理室和砖块养护室相连接。三组温度传感器、气压传感器分别安装在气体预处理室、砖块预处理室和砖块养护室内，并通过温度气压数据传输线与读数监视器相连。三组电热丝分别安装在气体预处理室、砖块预处理室和砖块养护室内。第一置物台以悬挂方式安装在砖块预处理室内部顶端位置。第二置物台与拉力传感器组合安装并固定在在砖块养护室内部顶端位置，并通过受力数据传输线与读数监视器相连接。
10.所述的温度传感器和气压传感器可以实时检测气体预处理室、砖块预处理室、砖块养护室的内部温度和压力，检测到的数据可通过读数监视器以可视化的形式实时展现(表格，曲线等形式)。
11.另一方面，本发明还提供一种基于测定砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的测算方法，利用上述基于测定砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的装置实现，包括：
12.步骤1：将被测砖块放置于砖块预处理室第一置物台上，然后打开电热丝进行加热烘干直至读数监视器数值稳定；然后使用真空泵对砖块预处理室进行抽真空处理，并维持10min；
13.步骤2：将上述预处理后的砖块转移至砖块养护室的第二置物台上，确保砖块养护室密闭后，使用真空泵对砖块养护室进行抽真空处理至-0.1mpa，直至读数监视器读数直至平稳，等待数值恒定1-3min，记录下此时的受力读数g1；
14.步骤3：使用二氧化碳气体源向气体预处理室内通入二氧化碳并使用电热丝调整温度，对二氧化碳气体进行预处理；
15.步骤4：将处理后的二氧化碳气体通入到砖块养护室内，控制二氧化碳压力为0.5mpa，温度为50℃
±
10℃，直至读数监视器读数直至平稳；养护过程结束后使用真空泵将砖块养护室内二氧化碳气体抽净并抽至养护前的真空状态-0.1mpa，等待数值恒定1-3min，此时再次记录下受力读数g2；
16.步骤5：利用mc＝(g2-g1)/g计算固碳量；
17.其中，g＝9.80*10-3
n/g。
18.优选的，所述步骤1中加热温度为100℃
±
10℃。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.本发明可以通过变换不同的温度压力条件实现不同反应工况下固碳量的测定；本发明在进行砖块养护前后对砖块进行抽真空以及烘干至恒重的处理，确保排残留二氧化碳、砖块内水分和水蒸气以及砖块孔隙结构导致的二氧化碳气体物理吸附等因素干扰。同时采用拉力传感器和电子读数这种纯机械结构与电子技术相结合的方式进行砖块养护前
后质量变化的测定，确保了称量时不受反应压力影响，读数时电子读数更精确
附图说明
21.图1为本发明实施例1固碳量装置的结构示意图；
22.图2为本发明第二置物台的平面结构示意图；
23.图3为本发明第二置物台与砖块养护室安装结构示意图。
具体实施方式
24.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
25.本发明提供一种基于测定养护砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的装置，见图1-3，包括通过输气管道101依次连接的二氧化碳气体源1、气体预处理室3和砖块养护室5；还包括砖块预处理室4和真空泵2以及用于数据接收和显示的读数监视器9；真空泵2通过抽气管道201与砖块预处理室4和砖块养护室5相连接；
26.砖块养护室5内部设置有第二置物台7，第二置物台7上设置有拉力传感器6，并通过受力数据传输线601与读数监视器9相连；砖块预处理室4内部设置有第一置物台，用于放置砖块；
27.气体预处理室3、砖块预处理室4和砖块养护室5内均设置有温度传感器10和气压传感器11，温度传感器10和气压传感器11分别通过温度气压数据传输线901与读数监视器9相连；气体预处理室3、砖块预处理室4和砖块养护室5内均设置加热装置8，用于进行加热。
28.本发明通过加热装置和真空泵实现体系的加热和抽真空，排除水蒸气和二氧化碳吸附产生的测量误差，并通过拉力传感器和读数监控器实时监控数据，方便快捷。
29.在本发明的一个实施例中，第二置物台7为镂空金属网，使得砖块在预处理和养护阶段的反应面积更大使反应更充分；第二置物台7两端固定有带螺纹的连接杆；拉力传感器6可选用lz-lal非标定制拉力传感器，上端安装端需保证固定安装在砖块养护室5顶部，下端为m10内螺纹拉力端需与第二置物台7上的连接杆螺纹固定安装，拉力传感器6的两端固定安装确保读数平稳精确。
30.第一置物台两端可通过绳索或者是连接杆等结构固定在砖块预处理室4的顶部，使得第一置物台悬吊在砖块预处理室4内部；或者是直接放置在砖块预处理室4内部。
31.在本方面的另一个实施例中，砖块预处理室4内部还设置第二加热装置，用于提前处理砖块，降低水分的干扰。
32.在本方面的再一个实施例中，加热装置8为电热丝，设置在气体预处理室3、砖块预处理室4和砖块养护室5的底部第二置物台。
33.本发明还提供一种基于测定砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的测算方法，利用上述基于测定砖块增重量判断二氧化碳矿化养护固碳量的装置实现，包括：
34.s1、测试开始前对设备进行检查，保证设备的进气和排气通道畅通，各个反应室气密性良好，其他各部位均正常工作。
35.s2、将被测砖块放置于砖块预处理室4置物台7上，砖块尺寸为240*115*53mm标准尺寸，测试前重量为2450g，然后打开电热丝8将温度加热至80℃
±
10℃并保持烘干，烘干时
间设定为1h
±
0.5h同时观察读数监视器9的温度读数(温度曲线)变化确保烘干过程稳定进行，待读数稳定结束。烘干过程结束后使用真空泵2对砖块预处理室4进行抽真空处理，维持10min。
36.s3、在预处理阶段完成后，将处理后的砖块转移至砖块养护室5的置物台7上，确保砖块养护室密闭后，使用真空泵2对砖块养护室5进行抽真空处理至-0.1mpa并通过读数监视器9观察拉力传感器6反馈回的受力读数(受力曲线)，待读数稳定(曲线平稳)后，等待1-3min，记录下此时的受力读数g1＝23.52n。
37.s4、使用二氧化碳气体源1向气体预处理室内通入二氧化碳并使用电热丝8调整温度，对二氧化碳气体进行预处理。将处理后的二氧化碳气体通入到砖块养护室内，控制二氧化碳压力为0.5mpa，温度为50℃
±
10℃，养护时间120min，在养护过程中同时观察监视器9读数(曲线)直至平稳，若读数(曲线)依旧没有稳定可继续延长养护时间直至读数(曲线)平稳。养护过程结束后使用真空泵2将砖块养护室内二氧化碳气体抽净并抽至养护前的真空状态-0.1mpa，等待数值恒定1-3min，此时再次记录下受力读数g2＝26.33n。
38.s5、在排除蒸馏水，空气，物理吸附的二氧化碳气体等因素的影响之后，利用mc＝(g2-g1)/g，g根据当地实际情况进行取值，若对精度要求不是很高可取g＝9.80*10-3
n/g，计算得出的mc＝286.73g为砖块经过二氧化碳气体养护后实际反应后的固碳量。
39.综上可知，本发明通过拉力传感器和电子读数这种纯机械结构与电子技术相结合的方式进行砖块养护前后质量变化的测定，在进行砖块养护前后对砖块进行抽真空以及烘干至恒重的处理，确保排除水蒸气以及物理吸附二氧化碳气体的影响，读数时电子读数更精确。
40.以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。