【技术实现步骤摘要】
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种3d打印自清洁混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、随着新时代科学技术的发展和人们对简单高效生活方式的追求，高科技产品逐渐进入大众视野，自动化生产逐步取代传统的人工作业模式，但是建筑行业始终沿用传统施工工艺，对人力物力需求较高。然后，随着3d打印技术的诞生，建筑行业出现了新的转机，3d打印作为一种增材制造技术，是一种通过层层堆叠的方式实现数字建模的实务构建，自诞生以来就因其便捷的特点引起各行各业的关注，3d打印混凝土技术也是由此衍生而来。
2、目前，3d打印混凝土技术已经广泛应用于建筑、桥梁、道路、隧道等领域，如在建筑领域，通过3d打印技术可以快速建造出复杂的建筑结构，如悬臂梁、拱形屋顶等，在桥梁领域，3d打印技术可以实现桥梁的快速拼装和装修，在道路和隧道领域，3d打印技术可以大大缩短施工周期，提高施工效率。
3、但是目前对于3d打印混凝土的研究主要还是在力学性能和耐久性能的研究上，而对于如桥梁、隧道、公路、地铁等建筑结构在环境中容易受到污染，需要频繁清洁和维护，而且建筑外墙等尤其是高层建筑外墙受到污染后的清洗难度和成本更高，因此研发一种自清洁的3d打印混凝土对于3d打印混凝土具有重要意义，可以保持表面清洁和光滑，能够长时间保持其原本的饰面效果，降低维护成本，减少因环境污染导致的混凝土表面破坏和修复成本，而且还可以提高建筑使用寿命。
4、但是目前自清洁混凝土只有传统混凝土中有少量记载，对于3d打印混凝土目前还没有关于可以实现自清洁性能的相关记载。>
技术实现思路
1、为了弥补目前3d打印混凝土关于自清洁性能的空白，提供可以实现自清洁的3d打印混凝土，本申请提供一种3d打印自清洁混凝土及其制备方法。
2、第一方面，本申请提供一种3d打印自清洁混凝土，采用如下的技术方案：
3、一种3d打印自清洁混凝土，包括以下重量份原料：
4、250-400份水泥、40-60份水、100-150份砂、60-80份粉煤灰、3-6份外加剂、40-60份自清洁添加剂、30-50份复合纤维；
5、其中，自清洁添加剂包括负载有纳米二氧化钛的多孔材料以及多孔材料表面形成的多孔聚合物膜层，所述多孔聚合物膜层通过丙烯酸、丙烯酰胺为单体聚合并添加碳酸氢铵形成。
6、通过采用上述技术方案，自清洁添加剂中纳米二氧化钛的添加，在阳光或紫外线的照射下产生活性氧，将污染物质分解为无害物质，从而实现自清洁的效果，另外，本申请中将纳米二氧化钛负载在多孔材料中，可以增加比表表面，提高有效二氧化钛负载量，而且还可以有效防止二氧化钛的流失，并减少团聚现象，更加有效发挥二氧化钛的光催化活性，起到更好的自清洁作用。
7、再在负载有纳米二氧化钛的多孔材料上以丙烯酸、丙烯酰胺为单体进行聚合，以碳碳双键为不饱和官能团进行共聚形成大分子链，而且引入含氮单体，上述单体通过共价键与纳米二氧化钛表面的羟基或钛氧键结合，提高纳米二氧化钛的电子转移能力和光生电子-空穴对的分离效率，从而可以提高纳米二氧化钛的光催化活性，提高3d打印混凝土的自清洁性能，而碳酸氢铵的加入可以在多孔材料表面形成的聚合物膜层上形成孔洞结构，从而使得纳米二氧化钛与污染物接触发挥自清洁功能，而且由于纳米二氧化钛的亲水性，形成的聚合物膜层的亲水端朝向多孔材料一侧，而疏水端朝外，使得朝外疏水端膜可以减少污染物在表面的附着，从而降低污染物在表面的聚集，即便有污染物在雨水的冲刷下去除，另一方面即便有污染物的残留也可以在纳米二氧化钛的作用下利用光催化反应将有机污染物分解，实现自清洁，最终利用混凝土结构和光催化作用实现污染物的去除，实现对于混凝土的自清洁。
8、可选的，所述多孔材料选用硅藻土、二氧化硅、沸石的一种或多种。
9、通过采用上述技术方案，选用上述多孔材料可以实现纳米二氧化钛的负载，相较于将纳米二氧化钛直接添加在混凝土中由于纳米粒径容易发生团聚现象，不利于均匀分布从而影响3d打印混凝土的自清洁效果，而且更加重要的是不均匀分布容易导致混凝土力学性能和耐久性能的降低，将纳米二氧化钛负载在上述材料中再添加一方面可以提高纳米二氧化钛的有效负载量，另外一方面也可以解决纳米二氧化钛容易发生团聚的问题。
10、可选的，所述自清洁添加剂通过以下方法制得：
11、1)、在水中加入分散剂、羟乙基纤维素和聚乙烯醇，混合后加入纳米二氧化钛，然后加入多孔材料，在超声辅助条件下浸渍30-40min，然后过滤烘干制得二氧化钛-多孔材料复合体；
12、2)、将丙烯酸单体、丙烯酰胺和碳酸氢铵混合后制得单体混合液；
13、3)、将引发剂、聚乙二醇和二甲基甲酰胺混合，制得引发剂溶液；
14、4)、将步骤1)中的二氧化钛-多孔材料复合体表面加入单体混合液与引发剂溶液混合后的混合液中，然后升温至85-90℃，反应1-2h后停止加热，过滤，将滤渣加入3-8℃并且添加聚乙烯醇的冷却溶液中，冷却至室温后，过滤，干燥，制得自清洁添加剂。
15、通过采用上述技术方案，本申请中首先在水中加入羟乙基纤维素作为纳米二氧化钛的防沉降剂，再配合分散剂使得纳米二氧化钛均匀分散在水中，聚乙烯醇溶于水作为粘结剂，然后加入多孔材料并在超声辅助条件下处理使得纳米二氧化钛负载在多孔材料上，制得负载有二氧化钛的多孔材料，然后在加入含单体、引发剂和碳酸氢铵的混合液中，升温后在引发剂作用下，上述单体在多孔材料表面形成聚合物膜层，同时碳酸氢铵的添加在高温下挥发形成孔洞结构，从而形成多孔聚合物膜层，反应结束后将其直接放入低温溶液中，聚合物膜层由于快冷操作使得碳酸氢铵形成的孔隙结构进行调整，制得多孔聚合物膜层，可以起到减少污染物在混凝土表面的聚集的同时即便有污染物进入，也可以使得更多纳米二氧化钛发挥光催化作用起到自清洁作用。
16、可选的，自清洁添加剂制备过程中，各原料按照以下重量份添加：20-30份水、3-5份分散剂、1-3份羟乙基纤维素、5-8份聚乙烯醇、15-25份纳米二氧化钛、20-30份多孔材料、8-15份丙烯酸单体、5-10份丙烯酰胺、5-10份碳酸氢铵、0.5-1.5份引发剂、10-20份二甲基甲酰胺、1-3份聚乙二醇，并且步骤4)中冷却溶液的聚乙烯醇的质量浓度为10-15wt％。
17、通过采用上述技术方案，选用上述配合比的原料添加量，控制多孔材料表面聚合物膜层的厚度和孔隙结构，最终制得的3d自清洁混凝土的自清洁性能更好。
18、可选的，自清洁添加剂制备时，步骤1)中，水中添加有分散剂的同时还添加有1-3质量份离子液体，所述离子液体选用质量比为1：(1-2)的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑锌盐。
19、通过采用上述技术方案，上述离子液体中1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐的阴离子可以与二氧化钛表面羟基和空位形成稳定络合物，1-丁基-3-甲基咪唑锌盐中的阳离子可以与二氧化钛表面羟基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印自清洁混凝土，其特征在于，包括以下重量份原料：
2.根据权利要求1所述的一种3D打印自清洁混凝土，其特征在于：所述多孔材料选用硅藻土、二氧化硅、沸石的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印自清洁混凝土，其特征在于：所述自清洁添加剂通过以下方法制得：
4.根据权利要求3所述的一种3D打印自清洁混凝土，其特征在于：自清洁添加剂制备过程中，各原料按照以下重量份添加：
5.根据权利要求3所述的一种3D打印自清洁混凝土，其特征在于：自清洁添加剂制备时，步骤1）中，水中添加有分散剂的同时还添加有1-3质量份离子液体，所述离子液体选用质量比为1：（1-2）的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑锌盐。
6.根据权利要求3所述的一种3D打印自清洁混凝土，其特征在于：所述分散剂选用三聚磷酸钠、六偏磷酸钠的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种3D打印自清洁混凝土，其特征在于：所述复合纤维选用质量比为1：（1.2-1.6）的钢纤维和麦秸秆纤维。
8.根据权利要求7所述
9.根据权利要求1所述的一种3D打印自清洁混凝土，其特征在于：所述外加剂选用质量比为1:（0.8-1.2）的聚羧酸减水剂和速凝剂。
10.如权利要求1-9中任意一项所述一种3D打印自清洁混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印自清洁混凝土，其特征在于，包括以下重量份原料：
2.根据权利要求1所述的一种3d打印自清洁混凝土，其特征在于：所述多孔材料选用硅藻土、二氧化硅、沸石的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种3d打印自清洁混凝土，其特征在于：所述自清洁添加剂通过以下方法制得：
4.根据权利要求3所述的一种3d打印自清洁混凝土，其特征在于：自清洁添加剂制备过程中，各原料按照以下重量份添加：
5.根据权利要求3所述的一种3d打印自清洁混凝土，其特征在于：自清洁添加剂制备时，步骤1）中，水中添加有分散剂的同时还添加有1-3质量份离子液体，所述离子液体选用质量比为1：（1-2）的1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和1-丁基...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗作球，童小根，张太康，张凯峰，刘行宇，尹尚雄，
申请(专利权)人：中建西部建设第九有限公司，
类型：发明
国别省市：
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