Evaluating the Quantity of CO2 Absorbed in Concrete by TOC Solid Sample Measurement System

Význam tématu

Emise oxidu uhličitého z průmyslu a stavebnictví významně přispívají k oteplování planety. Vývoj cementů a betonů, které aktivně pohlcují CO2 z ovzduší, nabízí cestu ke snížení uhlíkové stopy betonových konstrukcí. Rychlá, spolehlivá a snadno realizovatelná analýza zachyceného CO2 je proto klíčová pro hodnocení těchto inovativních materiálů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předložené studie bylo demonstrovat schopnost systému TOC solid sample measurement analyzovat anorganický uhlík (IC) v běžném a CO2-pohlcujícím betonu bez náročných předúprav. Jako výstup se porovnává množství zádrže CO2 formou koncentrace IC v obou typech vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu bylo využito zařízení TOC Solid Sample Measurement System, které kombinuje TOC-L total organic carbon analyzer a jednotku SSM-5000A pro spalování pevných vzorků. Princip metody spočívá v:

• spálení vzorku v proudu kyslíku při vysoké teplotě a zachycení ve formě CO2,
• odděleném stanovení anorganického uhlíku (IC) kyselinovou úpravou vzorku fosforečnou kyselinou při 200 °C,
• vyčíslení celkového uhlíku (TC) a odečtení IC pro získání TOC.

Vzorky betonu byly před analýzou rozemlety na jemný prášek a do vzorkovacích misek naváženo přibližně 50 mg. Kalibrace pro IC byla provedena jednorozsahově na bázi práškového uhličitanu sodného (11,3 % uhlíku).

Hlavní výsledky a diskuse

Měřené koncentrace anorganického uhlíku dosáhly u běžného betonu 1,41 % (CV 2,96 %) a u CO2-pohlcujícího betonu 6,76 % (CV 2,01 %). Výsledky potvrzují přibližně pětinásobně vyšší obsah osuštěného CO2 ve speciálním betonu. Nízké koeficienty variace prokázaly vynikající opakovatelnost metody.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí:

• rychlou a jednoduchou přípravu vzorku bez extrakce,
• krátký čas analýzy (6–8 min),
• možnost použití vzorků až do 1 g, čímž se minimalizují efekt nerovnoměrného rozložení složek,
• stanovení TC i IC pro výpočet TOC,
• široké uplatnění při vývoji uhlíkově neutrálních cementů a betonu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Ve výzkumu a průmyslu lze očekávat:

• rozšíření metodiky pro on-site sledování karbonatace betonu v reálném čase,
• integrované systémy s vyšší automatizací a průtokovostí,
• kombinaci s dalšími analytickými technikami pro komplexní charakterizaci materiálů,
• využití v životnostních testech konstrukcí a LCA hodnocení uhlíkové stopy.

Závěr

Implementace systému TOC solid sample measurement umožnila rychlé, přesné a reprodukovatelné stanovení CO2 zachyceného v betonu. Metoda je vysoce přínosná pro optimalizaci nových cementových směsí s cílem snižovat uhlíkovou stopu stavebních materiálů.

Reference

• Shimadzu Corporation: Application News No. 01-00325-EN, April 2022.