水泥在生产过程中会产生大量的二氧化碳,对生态环境产生巨大的影响,为了实现碳达峰与碳中和,降低建筑材料的碳排放量并提高建材的碳捕获能力是当前的热点问题。生物炭是一种拥有高比表面积和高孔隙率的绿色材料,可以吸附二氧化碳并将其封存。因此,将生物炭应用到建筑材料里,降低水泥用量的同时可以提高二氧化碳的吸附能力,对实现双碳目标具有重要意义。本文将生物炭掺入到水泥基材料中,采用生物炭水泥基材料双层结构形式,通过模拟和试验相结合的方法,研究生物炭水泥基材料双层结构的二氧化碳吸附性能和力学性能。具体研究内容如下:基于COMSOL Multiphysics软件建立生物炭水泥基材料双层结构的二氧化碳传输模型,通过选用不同的数学分布模型及其期望,模拟生成不同颗粒粒径及级配的生物炭颗粒分布,并构建生物炭掺量为10%、20%、30%和40%时的双层结构几何模型,研究了生物炭掺量、颗粒级配对生物炭水泥基材料双层结构二氧化碳吸附性能的影响特性。使用ABAQUS有限元模拟软件建立生物炭水泥基材料双层结构的力学性能模拟模型。通过改变生物炭的掺量及颗粒级配、基体的强度,研究生物炭水泥基材料双层结构的力学性能。研究发现,掺量一定时生物炭的粒径大小及颗粒级配的改变对双层结构的抗压强度并无明显的影响,生物炭掺量增多双层结构抗压强度明显降低,提高受力层强度可以提高双层结构整体力学性能。制备水灰比为0.3、0.4,生物炭掺量为10%、20%、40%时不同生物炭颗粒级配的生物炭水泥基材料双层结构试件,研究了双层结构的二氧化碳吸附性能和力学性能。结果表明,生物炭的掺入会提高双层结构的碳吸附能力,生物炭粒径及颗粒级配的改变会对双层结构的吸附能力产生影响,生物炭更多的团聚在一起会形成传输通道,提高碳吸附能力;生物炭掺入降低双层结构抗压强度,生物炭粒径及级配对双层结构力学性能并无明显影响。