一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，属于混凝土应用技术领域。该复合材料包括原料和添加剂，原料包括水泥、粉煤灰、水、精细沙、减水剂；添加剂包括纳米二氧化钛、短纤维、EPS颗粒。原料为该复合材料的基本组成，添加剂为该复合材料的功能性组成。添加剂均匀填充在原料中。本发明专利技术的自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料的密度为普通混凝土密度的70％，改善了普通混凝土自重过大的问题；由于加入了纤维，能够有效地提高轻质混凝土的抗拉能力，改善轻质混凝土的受力性能。由于加入纳米二氧化钛，可以使附着在混凝土表面上的有机污染物在紫外线的作用下及时降解且这些降解物可以被雨水冲刷掉，使混凝土表面始终保持清洁。

Self cleaning lightweight impervious high toughness cement based composite material

The invention discloses a self cleaning lightweight impervious high toughness cement based composite material, belonging to the technical field of concrete application. The composite material comprises raw material and additive, and the raw material comprises cement, fly ash, water, fine sand and water reducing agent. The additive comprises nanometer titanium dioxide, short fiber and EPS particles. The raw material is the basic composition of the composite material, and the additive is a functional component of the composite material. The additives are evenly packed in the raw material. The invention of the self cleaning light impermeable high toughness cementitious composite density is the density of ordinary concrete 70%, improved the ordinary concrete gravity is too large; due to the addition of fiber, can effectively improve the tensile strength of lightweight concrete, improve the mechanical properties of lightweight concrete. Due to the addition of nano titanium dioxide, can be attached to the organic pollutants on the surface of the concrete in the role of ultraviolet light degradation and degradation of these compounds can be promptly washed away by rain, the concrete surface is always kept clean.

【技术实现步骤摘要】
一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料
本专利技术涉及一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，属于混凝土应用

技术介绍
混凝土由于其抗压强度高，取材容易，生产工艺简单而被广泛应用到建筑工程，但是由于它抗拉强度低，韧性低，自重大且易沾上污染物等缺点已经不能很好地满足人们对建材的要求。随着建筑行业的发展，人们对混凝土性能有了新的要求，并作出了相应的研究。纤维混凝土是以混凝土为基体，以纤维为增强材料所制成的水泥复合基材料总称。通过掺入纤维可以改良混凝土的力学性能。美国密西根大维克多·李教授团队使用聚乙烯醇纤维增强技术，首次获得了高韧性水泥基复合材料【LiVc.Onengineeredcementitiouscomposites(ECC)[J],J.Adv.Concr.Technol.2003,1(3):201-203】。国内，徐世烺教授团队也采用了高强高弹模纤维研制出了一种高韧性水泥基复合材料【专利技术专利CM101665342A】。纤维混凝土具有良好的抗拉、抗裂特性，但其自重过大且不具备自清洁功能。Italcementi水泥集团在混凝土中掺入了二氧化钛，研制出自清洁混凝土，可以分解混凝土表面的污物。臧军等人公布了一种自清洁混凝土专用外加剂及其制备方法【专利技术专利CN102674737A】。张雪松公布了一种EPS轻集料混凝土【张雪松一种EPS轻集料混凝土及其制备方法专利技术专利CN102875181A】。EPS轻集料混凝土具有良好的保温隔热的性能，与普通泡沫混凝土比较，EPS轻集料混凝土的渗透性较低，可以有效地防止液体的渗透。但长期以来，大多数混凝土技术只着重于改善混凝土的一种性能，而忽视了其它缺陷，从而限制了混凝土的使用范围。专利申请号201410390127.9公布了一种自清洁高韧性水泥基复合材料，这种材料具有良好的抗拉、抗裂特性，同时具有白清洁功能。可广泛应用于房屋建筑、道桥工程以及国防工程等领域,社会经济效益显著。但是其自重过大，在应用于实际工程中会使建筑物质量过大，导致建筑物的承重结构负重过大。为了解决这一问题，需要设计一种自清洁轻质防渗高韧性混凝土。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，提供一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，该材料不仅具有轻质的特点，还具有抗拉、自清洁的功能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，该复合材料包括原料和添加剂，原料包括水泥、粉煤灰、水、精细沙、减水剂；添加剂包括纳米二氧化钛、短纤维、EPS颗粒。原料为该复合材料的基本组成，添加剂为该复合材料的功能性组成。添加剂均匀填充在原料中。各原料的质量比如下，水泥：粉煤灰：水：精细沙：减水剂＝1：(1.9～2.2)：(0.8～1.1)：(0.7～1.0)：(0.01～0.03)。纳米二氧化钛掺量为混凝土总体积的1％～5％，短纤维掺量为混凝土总体积的2％～4％，EPS颗粒为混凝土总体积的15％～20％。所述短纤维为PVA短纤维与钢纤维的组合，短纤维的长度为5.0mm～20.0mm，PVA纤维和钢纤维的体积比为5:1。所述纳米二氧化钛为纳米锐钛型二氧化钛。所述EPS颗粒即聚苯乙烯球状颗粒的粒径为3mm～5mm。本专利技术所提供的自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料的制备方法如下：具体步骤：按照设计比例将水泥、粉煤灰、精细沙、减水剂、自清洁组分纳米二氧化钛、EPS颗粒加入搅拌机中，搅拌2-3分钟使之分散均匀，后按照设计比例加入水，搅拌4-5分钟制成浆液；最后加入短纤维，再搅拌3-4分钟，即得到自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料。与现有技术相比，本专利技术的水泥基复合材料具有以下有益效果：1)轻质。本专利技术的自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料的密度为普通混凝土密度的70％，改善了普通混凝土自重过大的问题。2)材料力学性能好。本专利技术的自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料由于加入了纤维，能够有效地提高轻质混凝土的抗拉能力，改善轻质混凝土的受力性能。3)具有自清洁功能。本专利技术的自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料由于加入纳米二氧化钛，可以使附着在混凝土表面上的有机污染物在紫外线的作用下及时降解且这些降解物可以被雨水冲刷掉，使混凝土表面始终保持清洁。4)隔声隔震性能好、渗透性低。本专利技术的自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料相对于普通泡沫混凝土有较好的防渗性。具体实施方式实施例1本专利技术的自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，其基体材料组分和质量比：水泥：粉煤灰：水：精细沙：减水剂＝1：2.100：0.928：0.744：0.015。纳米二氧化钛掺量为混凝土总体积的1.5％，短纤维掺量为混凝土总体积的2.5％，EPS颗粒为混凝土总体积的15％，基体混凝土占混凝土总体积的81％。具体步骤：按照上述比例将水泥、粉煤灰、精细沙、减水剂、自清洁组分纳米二氧化钛、EPS颗粒加入搅拌机中搅拌2分钟使之分散均匀，后按照一定的比例加入水，搅拌5分钟制成浆液；最后加入纤维，再搅拌3分钟，即可得到自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料。实施例2本专利技术的自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，其基体材料组分和质量比：水泥：粉煤灰：水：精细沙：减水剂＝1：2.080：0.930：0.744：0.025。纳米二氧化钛掺量为混凝土总体积的3％，短纤维掺量为混凝土总体积的2.5％，EPS颗粒占混凝土总体积的15％，基体混凝土占混凝土总体积的79.5％。具体步骤：按照上述比例将水泥、粉煤灰、精细沙、减水剂、自清洁组分纳米二氧化钛、EPS颗粒加入搅拌机中搅拌2分钟使之分散均匀，后按照一定的比例加入水，搅拌5分钟制成浆液；最后加入纤维，再搅拌3分钟，即可得到自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料。本专利技术中由于用EPS颗粒代替粗骨料，使得混凝土的密度只有普通混凝土的70％，而在混凝土中添加了纤维材料使得混凝土的抗拉，抗压性能得到了一定的改善，混凝土的抗压强度可以达到20Mpa，其抗拉强度可以达到2.1Mpa，且在试件受到冲击时，表现出良好的韧性。EPS颗粒在该自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料中的体积设计非常关键，EPS颗粒填充的体积过大导致该混凝土松散导致抗震能力不足；EPS颗粒填充的体积太小，导致该混凝土密实导致其自重过大，轻质特性大大降低；本专利技术提出纳米二氧化钛、短纤维与EPS颗粒掺合在将水泥原料基体中，优化的配合比能有效保障水泥基复合材料的轻质、高韧且具有自清洁功能，实现绿色施工。在应用本专利技术制成试件，在自清洁试验中，本专利技术的试件的室外降解率达到了75％，体现出良好的自清洁能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，其特征在于：该复合材料包括原料和添加剂，原料包括水泥、粉煤灰、水、精细沙、减水剂；添加剂包括纳米二氧化钛、短纤维、EPS颗粒；原料为该复合材料的基本组成，添加剂为该复合材料的功能性组成；添加剂均匀填充在原料中；各原料的质量比如下，水泥：粉煤灰：水：精细沙：减水剂＝1：(1.9～2.2)：(0.8～1.1)：(0.7～1.0)：(0.01～0.03)；纳米二氧化钛掺量为混凝土总体积的1％～5％，短纤维掺量为混凝土总体积的2％～4％，EPS颗粒为混凝土总体积的15％～20％。

【技术特征摘要】
1.一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，其特征在于：该复合材料包括原料和添加剂，原料包括水泥、粉煤灰、水、精细沙、减水剂；添加剂包括纳米二氧化钛、短纤维、EPS颗粒；原料为该复合材料的基本组成，添加剂为该复合材料的功能性组成；添加剂均匀填充在原料中；各原料的质量比如下，水泥：粉煤灰：水：精细沙：减水剂＝1：(1.9～2.2)：(0.8～1.1)：(0.7～1.0)：(0.01～0.03)；纳米二氧化钛掺量为混凝土总体积的1％～5％，短纤维掺量为混凝土总体积的2％～4％，EPS颗粒为混凝土总体积的15％～20％。2.根据权利要求1所述的一种自清洁轻质防渗高韧性水泥基复合材料，其特征在于：所述短纤维为PVA短纤维与钢纤维的组合，短纤维的长度为5.0mm～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国伟，范立峰，徐超，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11