CN107056179A - 一种可净化空气和自清洁的grc建筑构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件及其制造方法，GRC建筑构件，包括吸收层、结构层，吸收层贴附在结构层的外侧，所述吸收层由水泥、骨料、纳米二氧化钛、高岭粉和填充细粉组成，结构层由水泥、骨料和玻璃纤维组成，GRC建筑构件的制造方法包括：1)将制备吸收层所需组分和水按照比例混合搅拌均匀；2)将制备结构层所需组分和水按照比例混合搅拌均匀；3)用机械喷射、预混、铺网抹浆、混合工法成型GRC加强骨架层再成型吸收层，或在模型中先成型吸收层再成型结构层，然后对吸收层表面进行酸洗，或打砂，或抛光处理。本发明基于二氧化钛光催化原理，使该产品除了原有GRC建筑构件的功能外，还具有吸收有毒气体和表面自清洁功能。

Description

一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件及其制造方法
技术领域
本发明涉及建筑混凝土材料技术领域，更具体地说是一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件及其制造方法。
背景技术
预制GRC建筑产品，包括GRC单独使用的建筑外墙装饰和维护构件(即外墙板)，各种建筑造型、装饰柱，线条、窗套、门套、阳台栏杆、喷泉装饰、雕塑、建筑小品；以及GRC与预制或现浇钢筋混凝土构件结合使用的各种产品(如GRC作为混凝土结构或构件的装饰性或非装饰性的永久性模板)，广泛应用于各类住宅或商业建筑、大型综合建筑，以及基本建设工程。
以上预制GRC建筑产品的主要材料包括耐碱玻璃纤维、水泥、骨料以及各种外加剂或添加剂。预制GRC建筑产品从构造而言通常由GRC面板以及用于满足产品结构承载力要求的GRC加强骨架，或金属背架组成，也可以只有面板而没有GRC或金属背架。GRC面板由板表面的外装饰层(facing layer)和提供结构强度的结构层(backinglayer)组成，也可以只包括结构层不包括装饰层。从成型工艺而言，可采用预拌法(Pre-mix)或喷射法(spray)，或采用预拌与喷射结合的方法，采用摸具成型。GRC建筑产品的外装饰面层可采用酸洗(acidetching)，打砂(sand blasting)抛光(polish)，等各种方法处理，以取得建筑设计要求的表面质感。
GRC建筑产品在造型，色泽，表面质感，构件尺寸，和现场施工等方面与天然石材相比具有更大的选择自由度和运用灵活性。这些特点极大地丰富建筑师的想象力，扩展了建筑设计的创作空间，提高了建筑物的表现力。在建筑中采用预制GRC产品，包括GRC单独使用的产品，以及GRC与普通钢筋混凝土结合使用的产品，已成为近年来世界各地乃至中国国内建筑设计的潮流之一。
然而，GRC产品的外表面装饰层容易受到灰尘、污水、废气、厨房油烟和其他污染物的污染。这种情况在人口稠密空气污染严重的城市尤其突出，使GRC建筑产品的装饰效果大大降低。GRC建筑外墙的表面清洁便成为外墙设计必须考虑的问题。目前，采用的主要方法主要是在GRC产品表面施加硅烷类涂层。该方法有一定的防水防污效果，但不能持久，一般只能维持三年左右。而且GRC外墙构件表面全面清洗后需重新施加涂层，增加建筑外墙维护保养的费用。
二氧化钛在受到光源照射(太阳光中的紫外线)激发产生电子-空穴对，由于禁带的存在，使光生电子-空穴能迁移到二氧化钛表面，分离后的电子及穴与催化剂表面吸附的H2O和O2生成·OH、·O2 -活性基团，这些活性基团可将NOX氧化为HNO3，HNO3与Ca离子结合生成Ca(NO3)2，实现NOX的去除。同时·OH、·O2 -活性基团能够与油污、油漆、涂料等有机物反应，将大分子的油污、油漆、涂料等有机物分解成CO2、H2O和其他小分子气体实现自身的清洁。
本发明基于二氧化钛的净化环境空气原理，以及二氧化钛在水泥混凝土产品的清洁排污功能清洁功能，结合GRC建筑产品的结构，材料，及制作工艺的特点，提供一种既能具有净化空气环境和自清洁功能的新一代预制GRC建筑产品。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件及其制造方法，本发明基于二氧化钛(TiO2)的光催化原理，使该产品除了原有GRC建筑构件的功能外，还具有吸收空气中的有毒气体(如NOx等)并将其通过光催化作用转化为无害的Ca(NO3)2的功能，以及产品表面自清洁，能够通过二氧化钛(TiO2)的光催化将粘附在表面的油漆、油污等有机物分解成CO2、H2O和其他小分子气体，实现自身的清洁。因此，本发明所述的具有净化空气环境和自清洁功能的预制GRC建筑构件及其制造方法是环境友好的可持续发展的新材料和新技术。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，包括吸收层、结构层，其特征在于：所述吸收层贴附在结构层的外侧；所述吸收层由水泥、骨料、纳米二氧化钛、高岭粉和填充细粉组成；
所述吸收层中水泥包括：普通水泥、或白水泥、或彩色水泥、或白水泥和各种颜料的混合物；
所述吸收层中骨料包括：天然碎石、或卵石、或人造轻骨料、或细河沙、或水洗海砂、或细石英砂、或人工制造的细砂、或至少两种上述吸收层中骨料的混合物；
所述填充细粉包括石灰石粉、或钛白粉、或两种填充细粉的混合物；
所述结构层由水泥、骨料和玻璃纤维组成；
所述结构层中骨料包括天然碎石、或卵石、或人造轻骨料、或细河沙、或水洗海砂、或细石英砂、或人工制造的细砂、或至少两种上述结构层中骨料的混合物；
所述人工制造的细砂为玻璃砂或粉碎石砂。
优选地，所述吸收层中骨料的粒径范围为＜1.18mm，结构层中骨料的粒径范围为＜2.36mm，吸收层厚度为3～15mm，结构层厚度为0～12mm。
进一步优选地，所述吸收层中水泥和结构层中水泥为硅酸盐水泥、或石灰石硅酸盐水泥、或白水泥、或彩色水泥、或白水泥和各种颜料的混合物、或矿渣水泥及普通水泥和矿渣粉的混合物。
优选地，所述吸收层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:3，二氧化钛为水泥量的1～10wt％，填充细粉为水泥量的0～30wt％，高岭粉为水泥量的1～10wt％，所述结构层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:4，玻璃纤维的质量为总材料质量的1％～15％；更进一步优选地，结构层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:2，玻璃纤维的质量为总材料质量的10wt％。
优选地，所述吸收层中二氧化钛为水泥量的1～10wt％；进一步优选地，所述吸收层中二氧化钛为水泥量的6wt％；更进一步优选地，所述吸收层中水泥与骨料的重量比为1:1，二氧化钛为水泥量的6wt％，高岭粉为水泥量的10wt％。
一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件的制造方法，其特征在于：包括：
1)将制备吸收层所需的水泥、骨料、纳米二氧化钛、高岭粉和填充细粉组分和水按照比例混合制成吸收层混合物，搅拌均匀；
2)将制备结构层所需的水泥、骨料组分和水按照比例混合制成结构层混合物，搅拌均匀；
3)用机械喷射、预混、铺网抹浆、混合工法成型GRC加强骨架层再成型吸收层，或在模型中先成型吸收层再成型结构层，然后对吸收层表面进行酸洗，或打砂，或抛光处理。
优选地，所述水和制备吸收层各组分的水灰比为0.30～0.40，水和制备结构层各组分的水灰比为0.35～0.45，进一步优选地，水和制备吸收层各组分的水灰比或水和制备结构层各组分的水灰比为0.35。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明基于二氧化钛(TiO2)的光催化原理，使该产品除了原有GRC建筑构件的功能外，还具有吸收空气中的有毒气体(如NOx等)并将其通过光催化作用转化为无害的Ca(NO3)2的功能，以及产品表面自清洁，能够通过二氧化钛(TiO2)的光催化将粘附在表面的油漆、油污等有机物分解成CO2、H2O和其他小分子气体，实现自身的清洁。因此，本发明所述的具有净化空气环境和自清洁功能的预制GRC建筑构件及其制造方法是环境友好的可持续发展的新材料和新技术。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种实施例示意图。
图2是本发明另一种实施例示意图。
图3是本发明实施例提供的GRC建筑构件的制造方法的流程图。
图4是本发明中GRC建筑构件分解NOX的示意图。
图5是本发明中GRC建筑构件分解油污、油漆等有机物的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件进行详细的描述。
本发明提出的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件的一种实施例，如图1，吸收层贴附在结构层的外侧，结构层的厚度不为0mm，当该GRC建筑构件的面板设有装饰面层，吸收层即为装饰面层。
本发明提出的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件的另一种实施例，如图2，吸收层贴附在结构层的外侧，结构层的厚度为0mm，当该GRC建筑构件的面板设有装饰面层，吸收层即为装饰面层。
所述吸收层由水泥、骨料、纳米二氧化钛和水组成；包括或不包括颜料、掺合料、外加剂、添加剂、分散剂、玻璃纤维，其中掺合料包括：水溶性树脂、高岭粉、硅粉、和填充细粉(如石灰石粉和钛白粉)。
所述吸收层中水泥包括：普通水泥、或白水泥、或彩色水泥、或白水泥和各种颜料的混合物；
所述吸收层中骨料包括：天然碎石、或卵石、或人造轻骨料、或细河沙、或水洗海砂、或细石英砂、或人工制造的细砂、或至少两种上述吸收层中骨料的混合物；
所述填充细粉包括石灰石粉、或钛白粉、或两种填充细粉的混合物；
所述结构层由水泥、骨料、玻璃纤维和水组成；包括或不包括颜料、掺合料、外加剂、添加剂、二氧化钛、分散剂，其中掺合料包括：水溶性树脂、高岭粉、硅粉、和填充细粉(如石灰石粉和钛白粉)。
所述结构层中骨料包括天然碎石、或卵石、或人造轻骨料、或细河沙、或水洗海砂、或细石英砂、或人工制造的细砂、或至少两种上述结构层中骨料的混合物；
所述人工制造的细砂为玻璃砂或粉碎石砂。
优选地，所述吸收层中骨料的粒径范围为＜1.18mm，结构层中骨料的粒径范围为＜2.36mm，吸收层厚度为3～15mm，结构层厚度为0～12mm。
进一步优选地，所述吸收层中水泥和结构层中水泥为硅酸盐水泥、或石灰石硅酸盐水泥、或白水泥、或彩色水泥、或白水泥和各种颜料的混合物、或矿渣水泥及普通水泥和矿渣粉的混合物。
优选地，所述吸收层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:3，二氧化钛为水泥量的1～10wt％，填充细粉为水泥量的0～30wt％，高岭粉为水泥量的1～10wt％，所述结构层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:4，玻璃纤维的质量为总材料质量的1％～15％；更进一步优选地，结构层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:2，玻璃纤维的质量为总材料质量的10wt％。
优选地，所述吸收层中二氧化钛为水泥量的1～10wt％；进一步优选地，所述吸收层中二氧化钛为水泥量的6wt％；更进一步优选地，所述吸收层中水泥与骨料的重量比为1:1，二氧化钛为水泥量的6wt％，高岭粉为水泥量的10wt％。
本发明还提供了一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件的制造方法，其中结构层的厚度不为0mm，如图1、图3，其特征在于：包括：
1)将制备吸收层所需的水泥、骨料、纳米二氧化钛、高岭粉和填充细粉组分和水按照比例混合制成吸收层混合物，搅拌均匀；
2)将制备结构层所需的水泥、骨料组分和水按照比例混合制成结构层混合物，搅拌均匀；
3)用机械喷射、预混、铺网抹浆、混合工法先成型GRC加强骨架，再在模型中成型吸收层再成型结构层，常温常压养护室养，拆模，再对吸收层表面进行酸洗，或打砂，或抛光处理。
优选地，所述水和制备吸收层各组分的水灰比为0.30～0.40，水和制备结构层各组分的水灰比为0.35～0.45，进一步优选地，水和制备吸收层各组分的水灰比或水和制备结构层各组分的水灰比为0.35。
同时吸收层可作为装置面层使用。
本发明提出的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件的制造方法的另一种实施例，吸收层贴附在结构层的外侧，结构层的厚度为0mm，如图2、图3，其特征在于：包括：
1)将制备吸收层所需的水泥、骨料、纳米二氧化钛、高岭粉和填充细粉组分和水按照比例混合制成吸收层混合物，搅拌均匀；
2)用机械喷射、预混、铺网抹浆、混合工法先成型GRC加强骨架层再成型吸收层，常温常压养护室养，拆模，再对吸收层表面进行酸洗，或打砂，或抛光处理。
同时同时吸收层可作为装置面层使用。
实施例1
按表1配比生产的GRC建筑构件，其中高岭粉(％)指高岭粉为水泥量的wt％，TiO2(％)指二氧化钛为水泥量的wt％。抗拉强度，抗弯强度和NOx的减低率的测定方法是本领域公知的。自清洁能力是将污染物涂在GRC表面测试其消失的时间。
从表1所列的配比和所生产的GRC建筑构件的特性可以看出，在结构层不变的情况下，增加二氧化钛的含量，GRC减低NOx的能力增加。同时GRC建筑构件清除红色颜料所需的时间减少。相同的二氧化钛的掺量下，石英砂的细度对NOx的减低率和清除红色颜料所需的时间影响不大。
表1
本发明技术方案在上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，包括吸收层、结构层，其特征在于：所述吸收层贴附在结构层的外侧；所述吸收层由水泥、骨料、纳米二氧化钛、高岭粉和填充细粉组成；
所述吸收层中水泥包括：普通水泥、或白水泥、或彩色水泥、或白水泥和各种颜料的混合物；
所述吸收层中骨料包括：天然碎石、或卵石、或人造轻骨料、或细河沙、或水洗海砂、或细石英砂、或人工制造的细砂、或至少两种上述吸收层中骨料的混合物；
所述填充细粉包括石灰石粉、或钛白粉、或两种填充细粉的混合物；
所述结构层由水泥、骨料和玻璃纤维组成；
所述结构层中骨料包括天然碎石、或卵石、或人造轻骨料、或细河沙、或水洗海砂、或细石英砂、或人工制造的细砂、或至少两种上述结构层中骨料的混合物；
所述人工制造的细砂为玻璃砂或粉碎石砂。
2.根据权利要求1所述的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，其特征在于：所述吸收层中骨料的粒径范围为＜1.18mm，结构层中骨料的粒径范围为＜2.36mm，吸收层厚度为3～15mm，结构层厚度为0～12mm。
3.根据权利要求1所述的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，其特征在于：所述吸收层中水泥和结构层中水泥为硅酸盐水泥、或石灰石硅酸盐水泥、或白水泥、或彩色水泥、或白水泥和各种颜料的混合物、或矿渣水泥及普通水泥和矿渣粉的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，其特征在于：所述吸收层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:3，二氧化钛为水泥量的1～10wt％，填充细粉为水泥量的0～30wt％，高岭粉为水泥量的1～10wt％，所述结构层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:4，玻璃纤维的质量为总材料质量的1％～15％。
5.根据权利要求1所述的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，其特征在于：所述吸收层中二氧化钛为水泥量的1～10wt％。
6.根据权利要求5所述的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，其特征在于：所述吸收层中二氧化钛为水泥量的6wt％。
7.根据权利要求6所述的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，其特征在于：所述吸收层中水泥与骨料的重量比为1:1，二氧化钛为水泥量的6wt％，高岭粉为水泥量的10wt％。
8.根据权利要求4所述的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件，其特征在于：所述结构层中水泥与骨料的重量比为1:1～1:2，玻璃纤维的质量为总材料质量的10wt％。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的具备环境保护功能的GRC建筑构件的制造方法，其特征在于：包括：
1)将制备吸收层所需的水泥、骨料、纳米二氧化钛、高岭粉和填充细粉组分和水按照比例混合制成吸收层混合物，搅拌均匀；
2)将制备结构层所需的水泥、骨料组分和水按照比例混合制成结构层混合物，搅拌均匀；
3)用机械喷射、预混、铺网抹浆、混合工法成型GRC加强骨架层再成型吸收层，或在模型中先成型吸收层再成型结构层，然后对吸收层表面进行酸洗，或打砂，或抛光处理。
10.根据权利要求9所述的一种可净化空气和自清洁的GRC建筑构件的制造方法，其特征在于：所述水和制备吸收层各组分的水灰比为0.30～0.40，水和制备结构层各组分的水灰比为0.35～0.45，优选地，水和制备吸收层各组分的水灰比或水和制备结构层各组分的水灰比为0.35。
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