一种改性水泥砂浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种改性水泥砂浆及其制备方法和应用，该改性水泥砂浆包括以下重量份的原料：水泥20

【技术实现步骤摘要】
一种改性水泥砂浆及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种改性水泥砂浆及其制备方法和应用，属于功能性水泥基材料


技术介绍

[0002]一般水泥砂浆是由水泥、细骨料和水为主要原料拌合制得，硬化后具有强度的工水泥基材料，其用量巨大，但是存在抗拉、抗折强度低，韧性差等问题，更重要的是当前日益严峻的能源和环境问题，对节能减排和污染物控制有迫切的需求。针对以上问题，纳米材料可以在微观尺度上提升水泥基材料的各项性能，在众多的纳米材料中，纳米TiO2不仅具有其它纳米材料的增强效果，而且可以赋予水泥基材料自清洁性能，使其具有功能性，所以更具潜力。然而，纳米TiO2极易在拌和过程中发生不同程度的团聚，这不仅丧失了优异的光催化性能，还减弱了其对水泥基材料的纳米增强效果。因此，如何提高纳米TiO2在水泥基中的分散和稳定性，避免团聚或使团聚粒径尽可能小，是纳米TiO2改性水泥基材料的重要研究课题。此外，现有的纳米TiO2改性水泥基材料都存在未针对水泥基材料最薄弱区域(界面过渡区，ITZ)来定向设计的问题，导致对力学性能的提升效率不高。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种改性水泥砂浆及其制备方法和应用。
[0004]技术方案：本专利技术的所述一种改性水泥砂浆包括以下重量份的原料：水泥20
‑
30份、纳米TiO2水溶胶涂层砂(TiO2@Sand)70
‑
80份、水8
‑
12份；所述纳米TiO2水溶胶涂层砂由经羟基化处理的天然砂浸泡纳米TiO2水溶胶后烘干制得；所述纳米TiO2水溶胶包括以下体积比原料：四异丙醇钛：无水乙醇：乙酸：水为(2
‑
3)：(7
‑
8)：(1.5
‑
2.5)：(35
‑
45)。
[0005]优选地，改性水泥砂浆包括以下重量份的原料：水泥25份、纳米TiO2水溶胶涂层砂75份、水10份。
[0006]优选地，所述TiO2水溶胶原料包括以下体积比原料：四异丙醇钛：无水乙醇：乙酸：水为2.5：7.5：2：40。
[0007]优选地，所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
[0008]更优选地，水泥等级为P.O42.5，符合《混凝土用水标准》(JGJ63
‑
2006)的要求。
[0009]优选地，所述的天然砂为普通河砂，所述天然砂的粒径为0.08
‑
2mm，符合《混凝土用水标准》(JGJ63
‑
2006)的要求。
[0010]优选地，所述的水为自来水或去离子水。
[0011]优选地，所述经羟基化处理的天然砂为天然砂在碱液中浸泡制得。
[0012]本专利技术所述的改性水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：
[0013](1)将四异丙醇钛(TTIP)溶解在无水乙醇中，搅拌，得混合溶液；
[0014](2)将步骤(1)制得的混合溶液逐滴添加到乙酸和水的混合液中，得到悬浮液；
[0015](3)将步骤(2)制得的悬浮液搅拌，陈化，得到半透明的纳米TiO2水溶胶；
[0016](4)天然砂经羟基化处理，烘干，得到羟基化天然砂；
[0017](5)将步骤(4)羟基化天然砂浸泡在纳米TiO2水溶胶中，取出烘干，得到TiO2水溶胶涂层砂；
[0018](6)将水泥、TiO2水溶胶涂层砂、水混合，搅拌均匀，得到抗菌水泥砂浆。
[0019]优选地，步骤(1)中，所述搅拌的温度为45
‑
55℃，搅拌的时间为25
‑
40min。
[0020]优选地，步骤(2)中，所述逐滴添加的速度为1
‑
2滴/秒。
[0021]优选地，步骤(3)中，所述搅拌的温度为45
‑
55℃，搅拌的时间为40
‑
50h。
[0022]优选地，步骤(3)中，所述陈化的时间为72h以上。
[0023]优选地，步骤(4)中，所述羟基化处理的方法为将天然砂在0.75
‑
0.125M的碱液中浸泡20
‑
28h。目的是使天然砂和纳米TiO2水溶胶之间形成键合作用，从而增大TiO2在砂上的负载率。
[0024]优选地，所述的碱液为NaOH或KOH中的一种或两种，
[0025]更优选地，羟基化处理为将天然砂在0.1MNaOH中浸泡24h。
[0026]优选地，步骤(4)中，所述烘干的温度为35
‑
45℃，烘干的时间为5
‑
12h。
[0027]优选地，步骤(5)中，所述浸泡的时间为25
‑
40min。
[0028]优选地，步骤(5)中，所述烘干的温度为35
‑
45℃，烘干的时间为1.5
‑
3h。
[0029]更优选地，所述改性水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：
[0030](1)将四异丙醇钛(TTIP)溶解在无水乙醇中，在50℃搅拌30min搅拌均匀得混合溶液；
[0031](2)将所得混合溶液以1
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2滴/秒的速度逐滴添加到含有乙酸和去离子水的混合液中得到悬浮液；
[0032](3)将悬浮液在50℃下连续搅拌48h，然后在室温下陈化至少72h，得到半透明的纳米TiO2水溶胶；
[0033](4)将天然砂在0.1M的NaOH溶液中浸泡24h，对其进行羟基化处理，然后取出在40℃烘箱中干燥10h，得到羟基化的天然砂；
[0034](5)将羟基化的天然砂浸泡在步骤1制得的纳米TiO2水溶胶中30min，然后在40℃烘箱中干燥2h，最终得到纳米TiO2水溶胶涂层砂(TiO2@Sand)；
[0035](6)取25份水泥、75份TiO2水溶胶涂层砂(TiO2@Sand)，利用水泥净浆搅拌机慢速搅拌1min将其搅拌混合均匀，得到均匀粉料；将10份水加入到上述均匀粉料中，慢速搅拌1min，然后快速搅拌2min，装入模具中，待试块硬化后脱模，即可得到改性水泥砂浆材料。
[0036]本专利技术还包括所述的改性水泥砂浆在光催化降解罗丹明B有机染料或NO有害气体中的应用。
[0037]机理：首先，包裹在天然砂上的纳米TiO2水溶胶不仅可以通过纳米填料效应填充ITZ处存在的孔隙，还可以通过纳米成核效应促进ITZ附近的水泥水化，在砂表面可以形成更多的C
‑
S
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H凝胶，使得ITZ处的弹性模量得到提高，宽度显著降低，这有利于提高ITZ的微观力学性能，从而提升水泥砂浆的力学性能。其次，通过使用纳米TiO2水溶胶涂层砂，纳米TiO2水溶胶可以在搅拌过程中随着砂子均匀的分散在水泥基质中，避免了纳米TiO2在碱性水泥环境中容易团聚的问题，从而提高了纳米TiO2对水泥砂浆性能的增强效率。
[0038]有益本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性水泥砂浆，其特征在于，所述改性水泥砂浆包括以下重量份的原料：水泥20
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30份、纳米TiO2水溶胶涂层砂70
‑
80份、水8
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12份；所述纳米TiO2水溶胶涂层砂由经羟基化处理的天然砂浸泡纳米TiO2水溶胶后烘干制得；所述的纳米TiO2水溶胶包括以下体积比原料：四异丙醇钛：无水乙醇：乙酸：水为2
‑
3：7
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8：1.5
‑
2.5：35
‑
45。2.根据权利要求1所述的改性水泥砂浆，其特征在于，所述的水泥为普通硅酸盐水泥，所述的天然砂为普通河砂，所述天然砂的粒径为0.08
‑
2mm。3.根据权利要求1所述的改性水泥砂浆，其特征在于，所述的水为自来水或去离子水。4.根据权利要求1所述的改性水泥砂浆，其特征在于，所述经羟基化处理的天然砂为天然砂在碱液中浸泡制得。5.权利要求1
‑
4任一项所述的改性水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将四异丙醇钛溶解在无水乙醇中，搅拌，得混合溶液；(2)将步骤(1)制得的混合溶液逐滴添加到乙酸和水的混合液中，得到悬浮液；(3)将步骤(2)制得的悬浮液搅拌，陈化，得到半透明的纳米TiO2水溶胶；(4)天然砂经羟基化处理，烘干，得到羟基化天然砂；(5)将步骤(4)羟基化天然砂浸泡在纳米TiO2水溶胶中，取出烘干，得到T...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦泽宇，蒋继宏，王涵，苗艳春，董晓斌，高裕超，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：