用于纳米改性光催化自洁净混凝土的水泥浆体及制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料工程技术，旨在提供一种用于纳米改性光催化自洁净混凝土的水泥浆体及制备方法。该水泥浆体是由下述重量份的各组分混合而成：水泥92.5～97.5份、掺氮纳米TiO2粉体2.5～7.5份、减水剂0.5～1.5份、水20～30份。本发明专利技术可用于制备纳米改性光催化自洁净混凝土，是将水泥浆体敷设于上下两层混凝土基材的中间，经荷载加压和养护干燥后得到混凝土；该混凝土可有效减小TiO2的禁带宽度，提高对可见光的响应波长和光催化性能。能有效的解决传统光催化混凝土内掺法或表面涂覆法存在的纳米颗粒团聚、均匀性差、光催化性能不佳的主要问题，光催化性能大大提升。表面粗糙度极小，提高光催化持续性，具备自洁净功能。

Cement paste for nano modified photocatalytic self-cleaning concrete and preparation method thereof

The invention relates to building material engineering technology, aiming at providing a cement paste for nano modified photocatalytic self-cleaning concrete and a preparation method thereof. The cement slurry is mixed by the components of the following weight: 92.5 to 97.5 copies of cement, 2.5 ~ 7.5 nanoscale TiO2 powders, 0.5 to 1.5 water reducing agents and 20~30 water. The invention can be used in the preparation of nano modified photocatalytic self clean concrete. It is used in the middle of two layers of concrete base material, which can be compressed by load and dry to get concrete. The concrete can effectively reduce the band gap of TiO2 and improve the response wavelength and photocatalytic performance of visible light. It can effectively solve the main problems of the traditional photocatalytic concrete mixing method or surface coating method, such as the agglomeration of nanoparticles, poor uniformity and poor photocatalytic performance, and the photocatalytic performance is greatly improved. The surface roughness is very small, which improves the photocatalytic persistence and has self cleaning function.

【技术实现步骤摘要】
用于纳米改性光催化自洁净混凝土的水泥浆体及制备方法
本专利技术涉及建筑材料工程
，具体涉及一种用于纳米改性光催化自洁净混凝土的水泥浆体及制备方法。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，大气污染问题已成为人类密切关注的主要问题之一。汽车尾气作为大气污染的主要原因，其污染控制随汽车数量的持续增加变得日益严峻，尾气排放总量相当巨大，如何有效控制因汽车尾气造成的大气污染已成为行业内高度重视的
研究表明，利用TiO2光催化反应原理可有效实现消除与降解大气污染物的目的，粒径小于15nm的TiO2颗粒具有明显的表面效应与量子效应，在光作用下具有超常的氧化还原能力，具有优异的光催化性能。同时纳米TiO2的晶型结构、表面形貌、比表面积及化学位势等因素都直接影响其光催化性能，对纳米TiO2进行掺氮处理，不仅可大大提高TiO2的光催化效率，也可拓展其光响应波长，大幅度提高光催化性能。一般汽车尾气的排放区间在0.3m～2m之间，利用光催化技术制备高持续性光催化路面混凝土，以水泥混凝土作为纳米TiO2的光催化载体，利用TiO2的光催化活性吸收汽车尾气中的氮氧化物、SO2等有害物质，使其转化为硝酸、硫酸等，是实现汽车尾气无污染化处理的一项重要技术手段。目前国内外对TiO2在混凝土中的应用分以下两种：①通过内掺法在混凝土中引入纳米TiO2，此方法存在纳米颗粒团聚、纳米颗粒浪费、光催化性能差等主要缺陷。②在已成型的混凝土基材表面进行喷洒处理，使纳米TiO2颗粒附着于混凝土内部空隙表面，此方法可有效减少纳米颗粒浪费，但高密实混凝土材料载体表面光催化剂与污染空气的接触面积小，接触时间短，引起混凝土材料光催化效率低，持续性差等问题。尽管光催化混凝土开始被越来越多的研究者所关注，但在实际制备过程中依然存在许多难以解决的问题，其中最主要的是光催化活性持续时间较短，导致其利用价值低，难以形成良好的经济效益，严重制约光催化混凝土的技术推广，这是由于传统混凝土表面粗糙，灰尘及降解产物容易将催化剂覆盖，使其无法充分暴露在气体与阳光下，不定时清理很难持续发挥其光催化性能，因此，如何提高混凝土表面平整度，开发出一种自洁净性能优异的光催化混凝土是提高光催化持续性的一项重要技术手段。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于纳米改性光催化自洁净混凝土的水泥浆体及制备方法。本专利技术可有效分解混凝土表面具有恶臭的物质、病毒、细菌等，吸收空气中特别是汽车排放的大气污染物，大大提高混凝土的光催化效率和光催化持续性。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种用于纳米改性光催化自洁净混凝土的水泥浆体，是由下述重量份的各组分混合而成：水泥92.5～97.5份、掺氮纳米TiO2粉体2.5～7.5份、减水剂0.5～1.5份、水20～30份。本专利技术中，所述掺氮纳米TiO2粉体通过下述方式制备获得：将硫化按或硫酸铵与纳米TiO2粉体混合均匀，硫化按或硫酸铵中的氮与纳米TiO2粉体中的钛质量比为1∶4～12；以300～900r/min的转速球磨处理0.5～4h后，在400～1200℃下煅烧1～8h，经冷却得到掺氮纳米TiO2粉体。本专利技术进一步提供了所述水泥浆体的制备方法，包括下述步骤：(1)按所述比例称量各原料组分；(2)将水泥与新制的掺氮纳米TiO2粉体在球磨机中混合0.5～1h后，加入减水剂和水并继续混合2～3min，制备得到水泥浆料，待用。本专利技术还提供了所述水泥浆体的使用方法，是将水泥浆体敷设于上下两层混凝土基材的中间，经荷载加压和养护干燥后得到纳米改性光催化自洁净混凝土；其具体步骤为：(1)按所述比例称量各原料组分：水泥100份、细骨料100～130份、粗骨料100～120份、减水剂0.5～2.5份、水30～40份；(2)将各组分混合均匀，按混凝土生产规范制备得到新拌混凝土，待用；(3)先以新拌混凝土铺设底层的混凝土基材，表面抹平后将水泥浆体层铺于混凝土基材的表面，使用振动设备使水泥浆体完全覆盖底层混凝土基材的表面；在静置1～1.5h后，在水泥浆体的表面再铺设一层新拌混凝土，使用振动设备使新拌混凝土完全覆盖水泥浆体的表面，从而形成上层的混凝土基材；(4)以薄膜覆盖上层的混凝土基材，在混凝土的养护过程中保持以0.2～0.3kPa的荷载进行加压；养护完成后撤除荷载和薄膜，得到纳米改性光催化自洁净混凝土。本专利技术中，所述水泥为市售P·O42.5R普通硅酸盐水泥，符合GB/T175-2007执行标准；所述纳米TiO2为锐钛矿型纳米TiO2，直径为10～40nm；所述细骨料为天然砂或石英砂，符合GB/T14684-2011执行标准，含泥量小于1％；所述粗骨料为2.36～4.76mm碎石，符合GB/T14685-2011执行标准，针片状含量小于10％，孔隙率小于47％，含泥量小于0.5％；所述减水剂为聚羧酸减水剂，符合GB/T8076-2008执行标准，减水率大于20％。本专利技术中，所述位于中间的水泥浆体在经养护干燥后的厚度为0.5mm～1mm；所述位于上层的混凝土基材经养护干燥后的厚度为2mm～3mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术对纳米TiO2进行掺氮处理，利用N-O在离子半径、电负性等方面的差异性，可有效减小TiO2的禁带宽度，提高纳米TiO2对可见光的响应波长，可大幅度提高纳米TiO2的光催化性能。2、本专利技术可用于对混凝土进行逐层处理，并在养护过程中施加荷载，使水泥浆体层与上层和底层的混凝土基材之间完全贴合，脱模养护后形成表面外观极佳的自洁净混凝土。能有效的解决传统光催化混凝土内掺法或表面涂覆法存在的纳米颗粒团聚、均匀性差、光催化性能不佳的主要问题，光催化性能大大提升。3、利用本专利技术制备的纳米改性光催化自洁净混凝土，能将流态水泥浆体与混凝土基材充分结合，形成的C-S-H凝胶粒径尺寸粒径与纳米TiO2相近，混凝土表面粗糙度极小，避免了传统的光催化混凝土因粗糙引起的表面杂质覆盖与堆积，导致光催化持续性降低的问题，大大提高混凝土光催化持续性，具备优异的自洁净功能。附图说明图1为5×104倍数下纳米改性光催化自洁净混凝土表面形态。具体实施方式以下的实施例可以使本专业
的技术人员更全面的了解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。本专利技术各实施例所用水泥为市售P·O42.5R普通硅酸盐水泥，符合GB/T175-2007执行标准；所述纳米TiO2为锐钛矿型纳米TiO2，直径为10～40nm；所述细骨料为天然砂或石英砂，符合GB/T14684-2011执行标准，含泥量小于1％；所述粗骨料为2.36～4.76mm碎石，符合GB/T14685-2011执行标准，针片状含量小于10％，孔隙率小于47％，含泥量小于0.5％；所述减水剂为聚羧酸减水剂，符合GB/T8076-2008执行标准，减水率大于20％。实施例1(1)掺氮纳米TiO2粉体的制备：将硫化按或硫酸铵与纳米TiO2粉体混合均匀，硫化按或硫酸铵中的氮与纳米TiO2粉体中的钛质量比为1∶4；以300r/min的转速球磨处理0.5h后，在400℃下煅烧1h，经冷却得到掺氮纳米TiO2粉体。(2)水泥浆体的制备：水泥浆体由下述重量份的各组分混合而成：水泥92.5份、掺氮纳米TiO2粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于纳米改性光催化自洁净混凝土的水泥浆体，其特征在于，是由下述重量份的各组分混合而成：水泥92.5～97.5份、掺氮纳米TiO2粉体2.5～7.5份、减水剂0.5～1.5份、水20～30份。

【技术特征摘要】
1.一种用于纳米改性光催化自洁净混凝土的水泥浆体，其特征在于，是由下述重量份的各组分混合而成：水泥92.5～97.5份、掺氮纳米TiO2粉体2.5～7.5份、减水剂0.5～1.5份、水20～30份。2.根据权利要求1所述的水泥浆体，其特征在于，所述掺氮纳米TiO2粉体通过下述方式制备获得：将硫化按或硫酸铵与纳米TiO2粉体混合均匀，硫化按或硫酸铵中的氮与纳米TiO2粉体中的钛质量比为1∶4～12；以300～900r/min的转速球磨处理0.5～4h后，在400～1200℃下煅烧1～8h，经冷却得到掺氮纳米TiO2粉体。3.根据权利要求1所述的水泥浆体，其特征在于，所述水泥为市售P·O42.5R普通硅酸盐水泥，符合GB/T175-2007执行标准；所述纳米TiO2为锐钛矿型纳米TiO2，直径为10～40nm；所述减水剂为聚羧酸减水剂，符合GB/T8076-2008执行标准，减水率大于20％。4.权利要求1至3任意一项中所述水泥浆体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)按所述比例称量各原料组分；(2)将水泥与新制的掺氮纳米TiO2粉体在球磨机中混合0.5～1h后，加入减水剂和水并继续混合2～3min，制备得到水泥浆料，待用。5.权利要求1至3任意一项中所述水泥浆体的使用方法，其特征在于，是将水泥浆体敷设于上下两层混凝土基材的中间，经荷载加压和养护干燥后得到纳米改性光催化自洁净混凝土；其具体步骤为：(1)按所述比例称量各原料组分：水泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：林洲，盛建松，陈国勇，孔德玉，张启龙，杨辉，
申请(专利权)人：浙江加州国际纳米技术研究院台州分院，
类型：发明
国别省市：浙江,33