專利名稱：一種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于功能混凝土技術領域，具體涉及一種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料及其制備方法。
背景技術：
近年來，我國經濟發展突飛猛進，但伴隨而來的環境污染問題也日趨嚴重。大氣污染作為環境污染的重要組成部分已經給人們的生活和身體健康造成了極其嚴重的影響。大氣污染物主要有N0x、S0x、C0、碳氫化合物以及懸浮固體顆粒物等，其中汽車尾氣排放的N0X、PM超過大氣中此類污染總量的85%，CO與碳氫化合物超過大氣中此類污染總量的70%。為緩解大氣污染，人們開始把光催化材料應用在四通八達的道路上，這對局部空氣凈化起到了一定的作用，但以往的研究主要是利用光催化材料對路面表層進行噴涂、與膠凝材料共混使用等，這些方法建成的路面光催化壽命都比較短，且后者成本過于高昂，均不利于推廣應用。
發明內容
本發明的目的是要提供一種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料及其制備方法，該方法制備的混凝土材料具有凈化氣固污染物功能。本發明解決其技術問題采用以下技術方案一種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征是它由包含膠凝材料、細集料、粗集料、水、減水劑、光催化劑、堿溶液和緩凝劑制得；
所述的膠凝材料由水泥和礦物摻和料組成，其中水泥為普通硅酸鹽水泥，礦物摻和料為娃灰、粉煤灰、礦洛中的一種或幾種按任意配比的混合；
各組分的含量分別為水泥26(T530kg/m3，硅灰用量為膠凝材料用量的(Γ10% (質量)，粉煤灰用量為膠凝材料用量的(Γ25% (質量)，礦渣用量為膠凝材料用量的(Γ40% (質量)；粗集料255 850kg/m3，砂率為30 45%，水155 220kg/m3，減水劑摻量為膠凝材料總質量的O. 5^1. 2%，光催化劑5 25g/m2，緩凝劑的用量為混凝土表層要清除的膠凝材料質量的
O.0Ρ/Γ1. 0% ；
另取光催化劑置入堿溶液中配成混合物，光催化劑濃度為f5g/L (混合物的量以浸沒粗集料為準);
所述的砂率是混凝土中“細集料”的質量與“細集料和粗集料”總質量之比X100%。所述的細集料為河砂、機制砂、陶砂、膨脹珍珠巖、玻化微珠中的一種或幾種按任意配比的混合。粗集料為400 1000級陶粒、400 700級浮石中的一種或二者按任意配比的混合。所述的陶粒為頁巖陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、生物污泥陶粒或河底泥陶粒中的一種或任意幾種任意比例的組合。所述減水劑為聚羧酸系、萘系、蜜胺系、氨基磺酸鹽系減水劑中的一種或幾種任意比例的混合(聚羧酸系減水劑和萘系減水劑不復配使用)。光催化劑為活性TiO2。活性TiO2 為 Degussa P25、Hombikat UV100、Anatase> Millennium PClOO 和Ishihara ST-Ol中的一種任意幾種任意比例的組合。所述的緩凝劑為無機鹽類緩凝劑、有機物類緩凝劑中的一種或兩者按任意配比的復合；無機鹽類緩凝劑為Na2P207、Na5P3O10, Na3PO4 · nH20、Na2SiF6中的一種或幾種按任意配比的混合；有機物類為檸檬酸、水楊酸、酒石酸、酒石酸鉀鈉、葡萄糖、蔗糖、丙二醇、丙三醇、聚乙烯醇中的一種或幾種按任意配比的混合。
按上述方案，其中各緩凝劑用量以要清除的表層砂漿中膠凝材料量為基準，其用量為上述膠凝材料質量的O. 01°/Γ . 0%。混凝土表層要清除的膠凝材料質量m0=(ml XsXh)/m3，其中ml為一方混凝土中膠凝材料的質量，單位kg ；s為所成型混凝土的上表面面積，單位m2 ；h為后期處理要清除的混凝土表層砂漿的厚度，單位m(式中m3表示一方混凝土)。上述一種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的制備方法，其特征是它包括如下步驟
1)原料的選取膠凝材料由水泥和礦物摻和料組成，其中水泥為普通硅酸鹽水泥，礦物摻和料為娃灰、粉煤灰、礦洛中的一種或幾種按任意配比的混合；
各組分的含量分別為水泥26(T530kg/m3，硅灰用量為膠凝材料用量的(Γ10% (質量)，粉煤灰用量為膠凝材料用量的(Γ25% (質量)，礦渣用量為膠凝材料用量的(Γ40% (質量)；粗集料255 850kg/m3，砂率為30 45%，水155 220kg/m3，減水劑摻量為膠凝材料總質量的O. 5^1. 2%，光催化劑5 25g/m2，緩凝劑的用量為混凝土表層要清除的膠凝材料質量的
O.0Ρ/Γ1. 0% ；
選取上述各原料備用；
所述的砂率是混凝土中“細集料”的質量與“細集料和粗集料”總質量之比X100% ；
2)光催化集料(已負載光催化劑的粗集料)的制備
①清潔粗集料(清潔多孔集料)將粗集料置于超聲清洗儀中超聲清洗，潔凈后取出，烘干，備用；
②均質分散負載物另稱取光催化劑(光催化材料，該光催化劑不在上述“光催化劑5 25g/m2”的用量之內)置入堿溶液(配制堿溶液作為表面界面處理劑)中，使光催化劑濃度為f5g/L，超聲分散半小時，使其均勻分散，得到混合物，備用；
③真空負壓取粗集料置于真空飽水機中，抽真空，然后注入混合物(混合物的量以浸沒粗集料為準)，真空負壓浸泡粗集料24h ；
④取出粗集料，干燥[步驟④中的干燥為105°C下干燥T6h]，再經30(T60(TC煅燒f 3h，升溫速率為3 10°C /min，得到光催化集料(已負載光催化劑的粗集料，或稱具有凈化氣液污染物功能的環保型集料);
3)光催化集料的預處理光催化集料置于水中24h，使其飽水，然后置于冷凍環境下冷凍，使其表面孔隙和表面的吸附水結冰，得到預處理光催化集料，備用；
4)混凝土成型取膠凝材料、細集料、預處理光催化集料、水和減水劑，混合攪拌后置于試模中成型，備用；
5)表面處理
①表面緩凝處理試塊成型10mirT45min后，取緩凝劑，霧化后均勻噴撒于成型試塊表
面；
②表面二次處理于緩凝處理后的試塊(即試塊主體，為除去要被處理掉的表面層的其它部分)初凝后15min至上層混凝土初凝時間段內，利用毛刷與水處理試塊表面，使其表面粗集料的孔隙露出，粗集料露出部分深度為f4mm ；
③表面終處理取光催化劑(即“光催化劑5 25g/m2”。“光催化集料”中用到的“光催化齊IJ”跟后面處理用到的“5 25g/m2光催化劑”沒有關系，兩者是獨立的)于水中超聲分散，霧化后均勻噴涂于二次處理后的試塊表面，制得具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料(或
稱光催化混凝土材料)。步驟4)所述的細集料需進行預處理取細集料置于水中24h，使其飽水；
所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水溶液，氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液的濃度為10_4 KTmol/L，氨水溶液的PH值為10 13。本發明制備的混凝土材料在光照條件下可以持續、高效地降解大氣中氣體污染物，同時由于其表層集料的多孔特性，可以吸附固體懸浮顆粒物及各有機無機污染物，這可有效降低環境中固體顆粒含量、提高光催化降解效率。本發明的優點及有益效果
I.該方法制備的混凝土材料具有凈化氣固污染物功能，環境友好，且對環境無二次污染；以此解決大氣中氣、固體污染嚴重這一問題。2.本發明制備工藝簡單，成本低廉；
3.本發明對粗集料采取的飽水冷凍處理充分保護了表面層陶粒的孔洞，增大了其催化表面積，且在集料開裂或表層磨損后可持續處理氣固污染物；
4.本發明對混凝土表面層進行了早期緩凝及之后的去除表面層砂漿的處理，這使得具有光催化性能的粗集料充分暴露出來；
5.本發明對混凝土表面進行的后期再噴涂光催化劑的處理，大大增強了其光催化性
倉泛;
6.本發明由于混凝土表面凸凹的特性，這使得后期噴涂的光催化劑可長期附著在混凝土表面，光催化能力持久；
7.本發明采用的集料由于其多孔性質，以及所用活性TiO2較大的比表面積，其在應用過程中可增強對氣、固有害物的吸附性能，提高了光催化效率；
8.本發明采用的粗、細集料由于其多孔性質，在應用于道路時，具有一定的降噪作用，應用于室內時有較好的保溫、隔音效果。
圖I為光催化集料的制備流程圖。圖2為本發明實例I制備的混凝土材料(或稱功能混凝土)的表面形貌。圖2說明表層粗集料表面孔隙露出性好，混凝土材料(試塊)表面積大。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明不僅僅局限于下面的實施例。實施例I :
選取細度模數為2. 6的河砂，干燥后備用；選取已負載光催化材料的400級頁巖陶粒(即下述具有光催化性能的集料、或稱粗集料負載光催化材料、或稱光催化集料，或稱已負載光催化劑的粗集料)，置于水中24h，使其飽水，然后置于冷凍環境下冷凍，使其表面孔隙和表面的吸附水結冰，得到預處理光催化集料，備用；以水為介質，超聲分散Degussa P25(光催化劑Ti025g/m2)，此混合物命名為A，備用；按以下含量稱取原料32. 5普通硅酸鹽水泥260 kg/m3,硅灰29kg/m3，砂率45%(砂率中的粗集料陶粒255kg/m3)，有效用水155kg/m3，減水劑I. 445kg/m3(聚羧酸減水劑，固含量30%，減水率30%)，備用；上述原料(即，普通硅酸鹽水泥、硅灰、預處理光催化集料、河砂、有效用水、減水劑)混合攪拌后裝填于試模中成型，45min后表面噴撒霧化的緩凝劑Na2P2O7 (溶于水中，純Na2P2O7與水的質量比I :50)，其中純 Na2P2O7 2. 32g/m2，待試塊初凝15min后，用毛刷及水去除試塊表層砂漿4mm，露出粗集料；霧化A，噴涂于上述試塊表面，使TiO2濃度為5g/m2，即得負載活性TiO2的具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料(即制得具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料)。
其中粗集料負載光催化材料(或稱光催化集料，或稱已負載光催化劑的粗集料)的制備過程如下陶粒(400級頁巖陶粒)255kg/m3 (用于制已負載光催化材料的400級頁巖陶粒)，陶粒(即集料)置于超聲清洗儀中超聲清洗(超聲清洗儀的功率為250W，清洗時間為45分鐘)，潔凈后取出，于105°C烘干，得到清潔后的陶粒；配制濃度為KT1moVL的氫氧化鈉溶液；稱取Degussa P25 (即光催化材料選用活性TiO2)置入上面所配氫氧化鈉溶液中，使Degussa P25濃度為lg/L，超聲分散半小時，使其均勻分散，得到混合物U ;取清潔后的陶粒置于真空飽水機中，抽真空(真空度為-O. 094MPa)，然后注入混合物U，混合物U的量以浸沒陶粒為準，真空負壓浸泡陶粒24h ;取出陶粒，于105°C干燥3h，再經600°C煅燒Ih (升溫速率為3°C /min),即得具有光催化性能的集料(即已負載光催化材料的400級頁巖陶粒)。其中緩凝劑與水的比例由每平方米混凝土額外加水100±20g算得，之后的實施例均以此為標準。以125W高壓汞燈為光源，氣相色譜儀(GC 9650)、分光光度計為測試設備，測試具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料對C6H6的降解效率及對亞甲基藍的吸收效率。性能評價結果見表一。實施例2
選取細度模數為2. 9的機制砂，干燥后備用；選取已負載光催化材料的600級黏土陶粒，置于水中24h，使其飽水，然后置于冷凍環境下冷凍，使其表面孔隙和表面的吸附水結冰，預處理光催化集料，備用；以水為介質，超聲分散Hombikat UV100 (即TiO2為14g/m2)，此混合物命名為B，備用；按以下含量稱取原料32. 5普通硅酸鹽水泥280. 5 kg/m3，粉煤灰49. 5 kg/m3,砂率30%,水180kg/m3，減水劑2. 64kg/m3 (萘系減水劑，粉劑，減水率25%)，備用；上述原料(即，普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、預處理光催化集料、機制砂、水、減水劑)混合攪拌后裝填于試模中，30min后表面噴撒霧化的緩凝劑Na5P3Oltl (溶于水中，Na5P3Oltl與水的質量比I :50)，其中純Na5P3Oltl I. 98g/m2，待試塊初凝25min后，用毛刷及水去除試塊表層砂漿3mm，露出粗集料；霧化B，并噴涂于上述試塊表面，使TiO2濃度為14g/m2，即得負載活性TiO2的具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料。其中粗集料負載光催化材料(已負載光催化材料的600級黏土陶粒)的過程如下陶粒(600級黏土陶粒)550kg/m3，陶粒(即集料)置于超聲清洗儀中超聲清洗(超聲清洗儀的功率為250W，清洗時間為30分鐘)，潔凈后取出，于105°C烘干，得到清潔后的陶粒；配制PH值為11的氨水溶液；稱取Hombikat UV100 (即光催化材料)置入上面所配氨水溶液中，使Hombikat UV100濃度為3g/L，超聲分散半小時，使其均勻分散，此混合物命名為V ;取清潔后的陶粒置于真空飽水機中，抽真空(真空度為-O. 098MPa)，然后注入V，V的量以浸沒陶粒為準，真空負壓浸泡陶粒24h ;取出陶粒，于105°C干燥4h，再經300°C煅燒3h (升溫速率為5°C /min),即得具有光催化性能的集料(已負載光催化材料的600級黏土陶粒)。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土 材料的性能評價方法同實施例1，評價結果見表一O實施例3
選取細度模數為3. 4的陶砂，置于水中24h，使其飽水，備用；選取已負載光催化材料的800級粉煤灰陶粒，置于水中24h，使其飽水，然后置于冷凍環境下冷凍，使其表面孔隙和表面的吸附水結冰，得到預處理光催化集料，備用；以水為介質，超聲分散Anatase，此混合物命名為C，備用；按以下含量稱取原料32. 5普通硅酸鹽水泥330 kg/m3，硅灰11 kg/m3，粉煤灰99 kg/m3，砂率35%，有效用水200 1^/1113，減水劑4.4 kg/m3(蜜胺系減水劑，粉劑，減水率25%)，備用；上述原料(即，普通硅酸鹽水泥、硅灰、粉煤灰、預處理光催化集料、陶砂、有效用水、減水劑)混合攪拌后裝填于試模中，20min后表面噴撒霧化的緩凝劑Na3PO4 ·ηΗ20 (溶于水中，與水質量比I : 120)，其中純Na3PO4 · ηΗ20 O. 88g/m2，待試塊主體初凝40min后，用毛刷及水去除試塊表層砂漿2mm，露出粗集料；霧化C，并噴涂于上述試塊表面，使TiO2濃度為20 g/m2，即得負載活性TiO2的具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料。其中粗集料負載光催化材料(已負載光催化材料的800級粉煤灰陶粒)的過程如下陶粒645 kg/m3，陶粒(即集料)置于超聲清洗儀中超聲清洗(超聲清洗儀的功率為250W，清洗時間為30分鐘)，潔凈后取出，于105°C烘干，得到清潔后的陶粒；稱取氫氧化鉀，溶于水中，配制濃度為l(T4mol/L的氫氧化鉀溶液；稱取Anatase (即光催化材料)置入上面所配氫氧化鉀溶液中，使Anatase濃度為5g/L,超聲分散半小時，使其均勻分散，此混合物命名為W ;取清潔后的陶粒置于真空飽水機中，抽真空(真空度為-O. 096MPa)，然后注入W，W的量以浸沒陶粒為準，真空負壓浸泡陶粒24h ;取出陶粒，于105°C干燥2h，再經450°C煅燒2h (升溫速率為8°C /min),即得具有光催化性能的集料(已負載光催化材料的800級粉煤灰陶粒)。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一O實施例4
選取玻化微珠作為細集料，置于水中24h，使其飽水，備用；選取已負載光催化材料的1000級垃圾陶粒，置于水中24h，使其飽水，然后置于冷凍環境下冷凍，使其表面孔隙和表面的吸附水結冰，得到預處理光催化集料，備用；以水為介質，超聲分散Ishihara ST-01，此混合物命名為D，備用；按以下含量稱取原料42. 5普通硅酸鹽水泥530 kg/m3，砂率40%，有效用水220 kg/m3,減水劑6. 36 kg/m3 (氨基磺酸鹽系減水劑，固含量25%，減水率25%)，備用；上述原料(即，普通硅酸鹽水泥、預處理光催化集料、玻化微珠、有效用水、減水劑)混合攪拌后裝填于試模中，IOmin后表面噴撒霧化的緩凝劑Na2SiF6 (均勻分散于水中，與水質量比I :85)，其中純Na2SiF6 I. 19g/m2，待試塊初凝30min后，用毛刷及水去除試塊表層砂漿
I.5mm,露出粗集料；霧化D，并噴涂于上述試塊表面，使TiO2濃度為25g/m2，即得負載活性TiO2的具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料。其中粗集料負載光催化材料(已負載光催化材料的1000級垃圾陶粒)的過程與實施例I基本相同，不同之處在于其中的光催化材料Degussa P25由Ishihara ST-Ol代替；400級頁巖陶粒由1000級垃圾陶粒代替；陶粒700kg/m3。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一。實施例5
選取200號膨脹珍珠巖作為細集料，置于水中24h，使其飽水，備用；選取已負載光催化材料的500級煤矸石陶粒，置于水中24h，使其飽水，然后置于冷凍環境下冷凍，使其表面孔隙和表面的吸附水結冰，得預處理光催化集料，備用；以水為介質，超聲分散MillenniumPC100，此混合物命名為E，備用；按以下含量稱取原料32. 5普通硅酸鹽水泥272kg/m3，礦渣68 kg/m3，砂率40%，有效用水165 kg/m3，減水劑2. 72 kg/m3(氨基磺酸鹽系減水劑，固含量25%，減水率25%)，備用；上述原料(即，普通硅酸鹽水泥、礦渣、預處理光催化集料、200號膨脹珍珠巖、有效用水、減水劑)混合攪拌后裝填于試模中，15min后表面噴撒霧化的緩凝劑朽1fefe (溶于水中，質量比I :1000),其中純朽1橡酸O. lg/m2,待試塊初凝40min后,用毛刷及水去除試塊表層砂漿1mm，露出粗集料；霧化E，并噴涂于上述試塊表面，使TiO2濃度為16g/m2，即得負載活性TiO2的具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料。其中粗集料負載光催化材料(已負載光催化材料的500級煤矸石陶粒)的過程與實施例2基本相同，不同之處在于其中的光催化材料Hombikat UV100由Millennium PC100代替，400級頁巖陶粒由500級煤矸石陶粒代替；陶粒380kg/m3。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一O實施例6
選取細度模數為2. 7的河砂，干燥后備用；選取已負載光催化材料的1000級生物污泥陶粒，置于水中24h，使其飽水，然后置于冷凍環境下冷凍，使其表面孔隙和表面的吸附水結冰，備用；以水為介質，超聲分散Degussa P25，此混合物命名為F，備用；按以下含量稱取原料42. 5普通硅酸鹽水泥400kg/m3，粉煤灰100 kg/m3，砂率30%，有效用水210 kg/m3，減水劑5 kg/m3 (聚羧酸減水劑，固含量25%，減水率25%)，備用；上述原料(即，普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、預處理光催化集料、河砂、有效用水、減水劑)混合攪拌后裝填于試模中，20min后表面噴撒霧化的緩凝劑水楊酸(溶于沸水中，與水質量比I :140)，濃度0.758/1112 (純水楊酸)，待試塊主體初凝30min后，用毛刷及水去除試塊表層砂漿I. 5mm,露出粗集料；霧化F，并噴涂于上述試塊表面，使TiO2濃度為20g/m2，即得負載活性TiO2的具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料。其中粗集料負載光催化材料(已負載光催化材料的1000級生物污泥陶粒)的過程與實施例I基本相同，不同之處在于其中的光催化材料Degussa P25濃度為5g/L ；400級頁巖陶粒由1000級生物污泥陶粒代替；陶粒380kg/m3。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一O實施例7:
與實施例I基本相同，不同之處在于400級的多孔頁巖陶粒(即集料)由400級的河底泥陶粒代替，2. 32g/m2的緩凝劑Na2P2O7由I. 16g/m2的酒石酸(溶于水中，質量比I :100)代替。
該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果見表
O 實施例8
與實施例2基本相同，不同之處在于600級的多孔黏土陶粒(即集料)由600級的浮石代替，I. 98g/m2的緩凝劑Na5P3Oltl由O. 495g/m2的酒石酸鉀鈉(溶于水中，質量比I :200)代替。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一O實施例9
與實施例3基本相同，不同之處在于O. 88g/m2的的緩凝劑Na3PO4 · ηΗ20由O. 88g/m2的葡萄糖(溶于水中，質量比I :120)代替。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一O實施例10
與實施例4基本相同，不同之處在于1. 19g/m2的緩凝劑Na2SiF6* I. 59g/m2的蔗糖(溶于水中，質量比1:70)代替。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一O實施例11
與實施例5基本相同，不同之處在于O. lg/m2的緩凝劑檸檬酸由O. 17g/m2的丙二醇(溶于水中，質量比I :600)代替。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一O實施例12
與實施例6基本相同，不同之處在于O. 75g/m2的緩凝劑水楊酸由I. 5g/m2的丙三醇(溶于水中，質量比I :60)代替。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
見表一O實施例13
與實施例6基本相同，不同之處在于O. 75g/m2的緩凝劑水楊酸由I. 5g/m2的聚乙烯醇(溶于水中，質量比I :70)代替。該具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的性能評價方法同實施例1，評價結果
權利要求
1.ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征是它由包含膠凝材料、細集料、粗集料、水、減水劑、光催化劑、堿溶液和緩凝劑制得； 所述的膠凝材料由水泥和礦物摻和料組成，其中礦物摻和料為硅灰、粉煤灰、礦渣中的ー種或幾種按任意配比的混合； 各組分的含量分別為水泥26(T530kg/m3，硅灰用量為膠凝材料用量的(TlO質量％，粉煤灰用量為膠凝材料用量的(Γ25質量％，礦渣用量為膠凝材料用量的(Γ40質量％ ；粗集料255 850kg/m3，砂率為30 45%，水155 220kg/m3，減水劑摻量為膠凝材料總質量的O. 5^1. 2%，光催化劑5 25g/m2，緩凝劑的用量為混凝土表層要清除的膠凝材料質量的O.0Ρ/Γ1. 0% ； 另取光催化劑置入堿溶液中配成混合物，光催化劑濃度為f5g/L ； 所述的砂率是混凝土中“細集料”的質量與“細集料和粗集料”總質量之比X 100%。
2.根據權利要求I所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征在于所述的細集料為河砂、機制砂、陶砂、膨脹珍珠巖、玻化微珠中的ー種或幾種按任意配比的混合。
3.根據權利要求I所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征在于粗集料為40(Γ1000級陶粒、40(Γ700級浮石中的ー種或二者按任意配比的混合。
4.根據權利要求3所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征在于所述的陶粒為頁巖陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒、垃圾陶粒、煤矸石陶粒、生物污泥陶粒或河底泥陶粒中的ー種或任意幾種任意比例的組合。
5.根據權利要求I所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征在于所述減水劑為聚羧酸系、萘系、蜜胺系、氨基磺酸鹽系減水劑中的ー種或幾種任意比例的混ムロ ο
6.根據權利要求I所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征在于光催化劑為活性TiO2。
7.根據權利要求6所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征在于活性TiO2 為 Degussa Ρ25>Hombikat UVlOO>Anatase>MiIlennium PClOO和 Ishihara ST-Ol中的ー種任意幾種任意比例的組合。
8.根據權利要求I所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征在于所述的緩凝劑為無機鹽類緩凝劑、有機物類緩凝劑中的ー種或兩者按任意配比的復合；無機鹽類緩凝劑為Na2P207、Na5P3O10, Na3PO4 · nH20、Na2SiF6中的ー種或幾種按任意配比的混合；有機物類為檸檬酸、水楊酸、酒石酸、酒石酸鉀鈉、葡萄糖、蔗糖、丙ニ醇、丙三醇、聚こ烯醇中的ー種或幾種按任意配比的混合。
9.根據權利要求I所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征在于混凝土表層要清除的膠凝材料質量mO= (ml XsXh)/m3,其中ml為一方混凝土中膠凝材料的質量，単位kg ;8為所成型混凝土的上表面面積，単位m2山為后期處理要清除的混凝土表層砂漿的厚度，單位m ;式中m3表示一立方混凝土。
10.如權利要求I所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的制備方法，其特征是它包括如下步驟 I)原料的選取膠凝材料由水泥和礦物摻和料組成，其中水泥為普通硅酸鹽水泥，礦物摻和料為娃灰、粉煤灰、礦洛中的ー種或幾種按任意配比的混合； 各組分的含量分別為水泥26(T530kg/m3，硅灰用量為膠凝材料用量的(TlO質量％，粉煤灰用量為膠凝材料用量的(Γ25質量％，礦渣用量為膠凝材料用量的(Γ40質量％ ；粗集料255 850kg/m3，砂率為30 45%，水155 220kg/m3，減水劑摻量為膠凝材料總質量的O. 5^1. 2%，光催化劑5 25g/m2，緩凝劑的用量為混凝土表層要清除的膠凝材料質量的O.0Ρ/Γ1. 0% ； 選取上述各原料備用； 所述的砂率是混凝土中“細集料”的質量與“細集料和粗集料”總質量之比X100% ； 2)光催化集料的制備 ①清潔粗集料將粗集料置于超聲清洗儀中超聲清洗，潔凈后取出，烘干，備用； ②均質分散負載物另稱取光催化劑置入堿溶液中，使光催化劑濃度為f5g/L，超聲分散半小時，使其均勻分散，得到混合物，備用； ③真空負壓取粗集料置于真空飽水機中，抽真空，然后注入混合物，真空負壓浸泡粗集料24h ； ④取出粗集料，干燥[步驟④中的干燥為105°C下干燥T6h]，再經30(T60(TC煅燒l 3h，升溫速率為3 10°C /min，得到光催化集料； 3)光催化集料的預處理光催化集料置于水中24h，使其飽水，然后置于冷凍環境下冷凍，使其表面孔隙和表面的吸附水結冰，得到預處理光催化集料，備用； 4)混凝土成型取膠凝材料、細集料、預處理光催化集料、水和減水劑，混合攪拌后置于試模中成型，備用； 5)表面處理 ①表面緩凝處理試塊成型10mirT45min后，取緩凝劑，霧化后均勻噴撒于成型試塊表面； ②表面二次處理于緩凝處理后的試塊初凝后15min至上層混凝土初凝時間段內，利用毛刷與水處理試塊表面，使其表面粗集料的孔隙露出，粗集料露出部分深度為f4mm ； ③表面終處理取光催化劑于水中超聲分散，霧化后均勻噴涂于二次處理后的試塊表面，制得具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料。
11.根據權利要求10所述的ー種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料的制備方法，其特征是所述的堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水溶液，氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液的濃度為10_4 K^mol/L，氨水溶液的PH值為10 13。
全文摘要
本發明屬于功能混凝土技術領域。一種具有凈化氣固污染物功能的混凝土材料，其特征是它由包含膠凝材料、細集料、粗集料、水、減水劑、光催化劑、堿溶液和緩凝劑制得；各組分的含量分別為水泥260~530kg/m3，硅灰用量為膠凝材料用量的0~10質量%，粉煤灰用量為膠凝材料用量的0~25質量%，礦渣用量為膠凝材料用量的0~40質量%；粗集料255~850kg/m3，砂率為30~45%，水155~220kg/m3，減水劑摻量為膠凝材料總質量的0.5~1.2%，光催化劑5~25g/m2，緩凝劑的用量為混凝土表層要清除的膠凝材料質量的0.01%~1.0%；另取光催化劑置入堿溶液中配成混合物，光催化劑濃度為1~5g/L。該方法制備的混凝土材料具有凈化氣固污染物功能。
文檔編號B01J20/30GK102850017SQ201210348398
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者王發洲, 董躍, 楊露, 張運華, 付軍 申請人:武漢理工大學