CN106699049A - 一种抑菌生态混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料领域，公开了一种抑菌生态混凝土，由下列原料按重量份比制成：普通硅酸盐水泥15～20份，石英砂50～70份，水10～15份，加气剂0.15～0.25份，改性粉煤灰15～20份，改性二氧化钛15～20份。本利意在提供一种抑菌生态混凝土，实现了废物再利用，制得的该抑菌生态混凝土还具有吸附污染物和抑菌的作用，适合广泛应用在住房建筑中。

Description

一种抑菌生态混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种抑菌生态混凝土。
背景技术
混凝土是目前最主要的建筑工程材料之一，它是由胶结材料，集料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材，具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，被广泛用于各种建筑的建设中，例如高楼建筑的承重墙及支撑柱都是由混凝土浇筑而成，混凝土是楼房建筑的必要材料。
有研究表明，混凝土对污染物具有吸附和解析作用，而粉煤灰因为具有多孔结构，比表面积很大，一般在2500～5000m2/g，具有较强的吸附力，同时粉煤灰是燃煤电厂的外排废气物，易造成环境污染，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，将粉煤灰当做原料之一制备得到的混凝土不仅具有更强的吸附作用，同时也为粉煤灰的处理提供了一种有效途径，达到废物再利用的作用。
光催化是近年来发展起来的一种新型环境污染治理技术，它具有能耗低、无二次污染、降解范围广等优点，而改性后的光催化剂往往还具备更好的污染处理效果。目前有研究表明，光催化剂具有抑菌作用，经实验论证，将光催化剂和粉煤灰作为原料制备的混凝土可以起到抑菌和吸附污染物的作用，如果将该混凝土使用在住房建筑中，可以为人们提供一个有利于健康的生活工作环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑菌生态混凝土，具有吸附污染物和抑菌的作用，适合广泛应用在住房建筑中。
为达到上述目的，本发明的基础方案如下：
一种抑菌生态混凝土，由下列原料按重量份比制成：普通硅酸盐水泥15～20份，石英砂50～70份，水10～15份，加气剂0.15～0.25份，改性粉煤灰15～20份，改性二氧化钛15～20份；
所述改性粉煤灰按下列原料及工艺制得：取15份的粉煤灰置于水中，静置去除块状物及悬浮液，干燥后备用，再用硝酸浸泡粉煤灰24h，洗涤至中性，过滤，于100℃下烘干，制得改性粉煤灰；
所述改性二氧化钛按下列原料及工艺制得：取25ml无水乙醇、10ml冰乙酸与15ml钛酸正丁酯混合组成A液，取15ml无水乙醇、10ml冰乙酸与10ml蒸馏水混合组成B液，将A液放入磁力搅拌器中剧烈搅拌，用漏斗将B液以每2～3s一滴的速度加入A液，待B液加入完毕，继续搅拌3h后加入15份改性粉煤灰，搅拌，陈化12h，所得凝胶于于100℃下干燥，在马弗炉中以500℃焙烧3h，所得粉末用蒸馏水洗至中型，干燥后即得改性二氧化钛。
本发明基础方案的工作原理及有益效果：用硝酸对粉煤灰进行改性，然后在该改性粉煤灰上用溶胶-凝胶法负载二氧化钛，制得了改性二氧化钛，主要有以下技术效果：(1)硝酸酸化可使粉煤灰中部分Fe3+溶出并在二氧化钛负载过程中共沉积掺杂于二氧化钛晶格中，增强二氧化钛在可见光领域的光催化能力；(2)硝酸和硝酸盐在吸收波长范围内进行照射时能光解生成羟基自由基，因为其具有强氧化能力，能攻击或降解微生物的外层有机结构(细菌的细胞壁、病毒的糖衣体等)以达到损失甚至杀死微生物的作用。因为粉煤灰自身具有较强的吸附力，将其作为载体负载二氧化钛，再加入混凝土中作为原料，既增强了混凝土对污染物和重金属离子的吸收作用，同时在可见光的照射下，二氧化钛又能杀死附着在混凝土表面的微生物，起到抑菌和杀菌作用，利用该抑菌生态混凝土制成的墙体，能给住户提供更加健康的生活工作环境。
优选方案一：作为基础方案的优选方案，所述加气剂为作为加气混凝土发气剂的铝粉膏，可提高混凝土浇筑时的流动性、硬化后的抗水性、抗冻性和耐久性。
优选方案二：作为优选方案一的优选方案，所述石英砂的粒径不超过2mm，使石英砂的颗粒精细，从而使混凝土强度更高。
优选方案三：作为基础方案的优选方案，所述漏斗为恒压漏斗，不仅可以防止倒吸，还可以使漏斗内液体顺利流下，通过减小增加的液体对气体压强的影响，从而使滴液更加准确。
优选方案四：作为基础方案的优选方案，所述粉煤灰为火力发电的燃烧系统电除尘装置所回收的粉尘废弃物，实现废物再利用。
优选方案五：作为基础方案的优选方案，所述混凝土中镶嵌有钢筋，用于增强混凝土的承重力。
附图说明
图1为紫外-可见吸收光谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1
一种抑菌生态混凝土，按重量份比取下列原料：取普通硅酸盐水泥15份，粒径小于2mm的石英砂60份，水15份，加气剂0.15份，改性粉煤灰15份，改性二氧化钛15份，加气剂为加气混凝土发气剂的铝粉膏中的油剂型铝粉膏或水剂型铝粉膏；
所述改性粉煤灰按下列原料及工艺制得：取15份的粉煤灰置于水中，静置去除块状物及悬浮液，干燥后备用，再用2mol/L的硝酸浸泡粉煤灰24h，洗涤至中性，过滤，于100℃下烘干，制得改性粉煤灰，所述粉煤灰为火力发电的燃烧系统电除尘装置所回收的粉尘废弃物；
所述改性二氧化钛按下列原料及工艺制得：取25ml无水乙醇、10ml冰乙酸与15ml钛酸正丁酯混合组成A液，取15ml无水乙醇、10ml冰乙酸与10ml蒸馏水混合组成B液，将A液放入DF-1015磁力搅拌器中剧烈搅拌20min，用恒压漏斗将B液以每2～3s一滴的速度加入A液，待B液加入完毕，继续搅拌3h后加入15份改性粉煤灰，搅拌30min，陈化12h，所得凝胶于于100℃下干燥，在马弗炉中以500℃焙烧3h，所得粉末用蒸馏水洗至中型，干燥后即得改性二氧化钛。
改性二氧化钛的表征：
用Ultimate 111型X射线粉末衍射仪(CuKa)对光催化剂进行X射线衍射分析，用紫外可见分光光度计进行紫外可见吸收光谱分析，得到图1。
由图1可见，改性光催化剂(改性二氧化钛)在400～800nm可见光区的吸收强度增大很多，原因是硝酸酸浸粉煤灰使其中的微量Fe3+溶出，掺杂到二氧化钛晶格中，使二氧化钛的的禁带宽度变窄并伴随新能级的产生，从而增强了二氧化钛在可见光领域的光催化能力。改性光催化剂(改性二氧化钛)在250～350nm紫外区吸收峰值也有所增强，原因是粉煤灰经硝酸酸化及洗涤后残留了硝酸盐，而硝酸盐可吸收280～302nm的波，因此该区域的吸收峰值有所升高，在该波长范围下，硝酸盐易被激发而发生光化学反应。
改性二氧化钛的抑菌实验：
将灭菌后的琼脂培养基倒入培养皿中(已灭菌)制成平板，然后取500L金色葡萄球菌悬菌液置于平板上，用三角玻璃刮涂布均匀地把改性二氧化钛制成片剂(直径6mm、厚度2mm)，置于平板中央。再将培养皿置于37℃的光照恒温培养箱中，24h后用游标卡尺测量试样周围抑菌圈的大小，以抑菌圈的当量直径作为其抗菌性能的依据，当量直径采用与实际抑菌圈面积相等的圆面积直径来表示。测得改性粉煤灰、改性二氧化钛与纯二氧化钛对金色葡萄球菌悬菌液的抑菌圈直径见表1。
表1抑菌圈实验结果
由上表可见，经测量计算得出改性载体、纯二氧化钛、改性二氧化钛在该光照下抑菌圈当量直径分别为9.19、6.67、15.54mm，可知改性二氧化钛具有最佳抑菌作用。将其作为原料制得的混凝土具有抑菌作用，同时其载体改性粉煤灰又具有较强吸附作用，将该混凝土制成墙体，与纯混凝土制得墙体相比，该墙体对污染物和重金属离子的吸附作用更强，还能起到抑菌和杀菌作用；该抑菌生态混凝土既实现了废物再利用，用其制作的墙体又能给人们提供一个更加健康的工作生活环境。
实施例2
实施例1中的抑菌生态混凝土的制备方法：
取普通硅酸盐水泥15份，粒径小于2mm的石英砂60份，自来水10份，加气剂0.25份，改性粉煤灰20份，改性二氧化钛15份；加气剂为加气混凝土发气剂的铝粉膏中的油剂型铝粉膏或水剂型铝粉膏。改性粉煤灰和改性二氧化钛按照实施例1中的制备方法制成；将普通硅酸盐水泥和石英砂相互混合搅拌均匀，然后，利用改性粉煤灰为载体制得改性二氧化钛，再加入水将改性二氧化钛搅拌1-2h后形成料浆，再将加气剂加入到料浆中搅拌0.5-0.7分钟，再将加入了加气剂的料浆与搅拌均匀的普通硅酸盐水泥和石英砂干料混合在一起，形成混合的浆状料；将浆状料浇筑入模，模的尺寸为制作墙体所需尺寸，由实际情况决定，然后放在振动台上振实压制成型后在水中养护28d，拆模得到所需形状的混凝土块。
实施例3
根据该抑菌生态混凝土的实际用途，可以在实施例2的模中按规格加入适量钢筋，用于增强混凝土的承重力。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种抑菌生态混凝土，由下列原料按重量份比制成：普通硅酸盐水泥15～20份，石英砂50～70份，水10～15份，加气剂0.15～0.25份，改性粉煤灰15～20份，改性二氧化钛15～20份；
其特征在于，所述改性粉煤灰按下列原料及工艺制得：取15份的粉煤灰置于水中，静置去除块状物及悬浮液，干燥后备用，再用硝酸浸泡粉煤灰24h，洗涤至中性，过滤，于100°C下烘干，制得改性粉煤灰；
所述改性二氧化钛按下列原料及工艺制得：取25ml无水乙醇、10ml冰乙酸与15ml钛酸正丁酯混合组成A液，取15ml无水乙醇、10ml冰乙酸与10ml蒸馏水混合组成B液，将A液放入磁力搅拌器中剧烈搅拌，用漏斗将B液以每2～3s一滴的速度加入A液，待B液加入完毕，继续搅拌3h后加入15份改性粉煤灰，搅拌，陈化12h，所得凝胶于100°C下干燥，在马弗炉中以500°C焙烧3h，所得粉末用蒸馏水洗至中型，干燥后即得改性二氧化钛。
2.根据权利要求1所述的抑菌生态混凝土，其特征在于，所述加气剂为作为加气混凝土发气剂的铝粉膏。
3.根据权利要求2所述的抑菌生态混凝土，其特征在于，所述石英砂的粒径不超过2mm。
4.根据权利要求1所述的抑菌生态混凝土，其特征在于，所述漏斗为恒压漏斗。
5.根据权利要求1所述的抑菌生态混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为火力发电的燃烧系统电除尘装置所回收的粉尘废弃物。
6.根据权利要求1所述的抑菌生态混凝土，其特征在于，所述混凝土中镶嵌有钢筋。
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