生物炭混凝土碳封存技术及生态功能研究

发布时间：2020-03-20 07:23

【摘要】：碳封存技术研究对减缓温室效应具有重要意义。本文把生物炭混凝土作为一个永久封存碳的生态工程途径进行研究。在混凝土胶结过程中掺入一定量的生物炭替代水泥,能使混凝土强度增强或维持混凝土工程性能和施工性能要求的强度,在混凝土达到相应工程施工要求的前提下,评价生物炭混凝土及透水生物炭混凝土的碳封存效益,实现碳的永久封存,丰富碳的封存形式,并且探究掺合生物炭后满足特定强度的混凝土的透水生态功能,为协调雨洪管理,构建海绵城市,提供依据。本研究表明:(1)在本研究设计范围内,生物炭混凝土平常工作性能(包括流动性、粘聚性、包裹程度及塌落度等)及最大压力压强满足混凝土设计相关规程及国家标准,能为后续研究提供技术支撑。(2)生物炭混凝土耐久性试验(冻融循环试验)结果表明,炭替代量为0~25%范围内符合混凝土设计相关规程及国家标准,能为后续研究提供技术支撑。(3)生物炭混凝土的吸水率随时间的推移,变化趋势符合方程。开始呈急速上升趋势,随后逐渐减缓,最后趋于稳定达到饱和状态,相同时间,生物炭混凝土的饱和吸水率要低于透水生物炭混凝土,当生物炭替代水泥比例不同时,比例越高,吸水率也越高。(4)把生物炭混凝土运用在新增建筑、既有建筑改造以及人行道路建筑中,并且满足建筑与道路建设的环境要求时,能大量地对“碳”进行永久封存,而且能够改善透水混凝土的生态功能;如果在全国推广使用生物炭混凝土,对“碳”封存的贡献非常大。(5)生物炭混凝土孔隙率的变化随着生物炭替代水泥比例的增加而增加,其变化轨迹近似于直线方程,而透水生物炭混凝土孔隙率以及渗水系数的变化随着生物炭替代水泥比例的增加,存在最小值峰,分别为13.84%和4.05 mm/s。生物炭混凝土具有很多生态优点,得到国家重视并推广将对可持续发展具有重要意义。
【图文】：

碎石,生物炭,试验材料,水泥

图 2-1. 试验材料（依次是生物炭、砂、5~20mm 碎石、水泥、5~10mm 碎石）Figure 2-1 Test materials(biochar,、sand,、5~20mm gravel、cement,、5~10mm gravel)表 2-1 生物炭实验材料的基本性质基本化学组成成分：Table 2-1 Basic properties and basic chemical components of biochar test materials密度 (g/cm3) pH MgO(%) CaO(%) ZnO(%) CuO(%) Al2O3(%)1.56 7.56 1.55 10.01 0.0063 0.0105 0.76表 2-2 水泥实验材料的基本技术性能参数：Table 2-2 Basic technical performance parameters of cement test materials密度(g/cm3) 石粉含量(%) 比表面积初凝时间(min) 终凝时间(min)3.101 15.6 357 245 316表 2-3 粗细集料实验材料的基本技术性能参数：Table 2-3 Basic technical parameters of coarse and fine aggregate materials

压力试验机,500强,搅拌机,仪器

图 2-2 部分仪器(超低温冰箱、500 强型搅拌机、压力试验机 CXYAW-2000S)Figure 2-2 Some instruments ( ultra-low temperature freezer, top 500 - type mixers, pressure testing machineCXYAW-2000S ).2 实验设计.2.1 实验配合比设计生物炭混凝土：根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55- 2011(本书编委, 2004)相关规定，，混凝土设计强度等级 fcu，k=20.0 Mpa 和标准差 σ=4.0 Mpa（混土强度等级不大于 C25 时不小于 2.5 MPa，混凝土强度等级不小于 C30 时不于 3. 0 MPa；无统计资料时按国标《混凝土结构工程施工及验收规范》(部门:华人民共和国原城乡建设环境保护部, 1992)的规定取用），相关系数 t=-1.645算混凝土的配制强度：
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528;X701

【参考文献】