CN111116145A - 一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有光催化功能的干撒式水泥基地面硬化剂，按重量份计，它由以下原料制备而成：平均粒径不超过100nm的光催化材料1～20份，水泥80～98份，矿物掺合料0～50份；胶粉1～20份，强韧骨料80～150份。本发明将光催化剂负载于耐磨的水泥基硬化剂，并结合水泥基材料自身碱性环境以及多孔特征，使这种硬化剂具有安全且高效的去除有害污染物的功能，同时兼具经济且耐久性好等优点。本发明还提供所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂的应用方法。

Description

一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂及其应用
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种水泥基复合材料，更具体地涉及一种具有光催化功能的水泥基地面硬化剂及其使用方法。
背景技术
工业化、城镇化进程深入推进消耗了大量化石能源，产生严重的大气环境问题。作为主要大气污染物，氮氧化物不仅直接伤害皮肤和呼吸系统，也可导致酸雨、光化学烟雾和臭氧，间接污染环境。此外，氮氧化物也是形成二次气溶胶的重要前驱物之一，后者在PM2.5颗粒物中所占比重高达30～77％。因此如何减少氮氧化物浓度成为治理环境污染的关键问题。目前主要采用选择性催化还原、高温/催化燃烧或低温冷凝等控制技术，从源头上控制氮氧化物排放，或开发利用太阳能风能水能等新能源替代化石能源。然而，在工业化进程持续加快的现状下，仅源头控制很难在短时间内有效解决我国大气污染现状，已有技术存在费用高和二次污染等问题。目前，空气中的氮氧化物含量依然较高，NOx依然是空气质量检测的重点监测对象。尤其是在高速公路收费站、停车场等重复“起动、加速、减速、怠速”等转速和负荷急剧变化的非稳态工况下，汽车排出尾气比正常速度稳定行驶时要高得多。此外，隧道内部由于空气流通相对较差，累积的尾气含量同样比外界高。因此，在加强源头减排的同时，也应积极开发合适的技术手段处理已排放至大气环境中的NOx，为空气净化寻找新途径。
随着光催化技术的不断进步，通过在水泥基复合材料中添加TiO2纳米颗粒等光催化剂，引入光催化功能去去除氮氧化物等污染物，成为空气污染治理的热点研究方向。在紫外光照条件下，TiO2纳米颗粒能级跃迁产生的电子-空穴对可与空气中的水分子等物质作用生成氧化性极强的羟基自由基，与NOx反应生成NO3 -，最终实现有害气体无害化处理，也可与有机污染物反应(如亚甲基蓝染料)，实现自清洁功能。砂浆混凝土等水泥基材料特有的多孔结构和碱性环境有利于光催化去除氮氧化物。混凝土孔径范围从毫米级的可见大孔低至纳米级别的凝胶孔，十分有利于负载光催化剂。此外，混凝土为碱性复合材料，碱性水化产物以及孔溶液可以消耗不断累积的酸性中间产物，缓解催化效率随时间延长逐渐降低的问题。
然而，光催化水泥基材料目前仍面临着催化剂利用率低、催化效率低且催化功能不持久的问题。TiO2纳米颗粒在水泥基材料中的负载方式主要有混掺法和涂膜法两种。混掺法是将TiO2与混凝土原材料混合，得到TiO2在混凝土中均匀分布的一种掺加方式，也是最简单直接的掺加方式。这种方式充分发挥了混凝土自身组成结构优势，有助于光催化效率的提升。然而，光催化反应发生在材料表面，内部TiO2与光源和氮氧化物接触困难，存在光催化剂浪费的弊端。因此，混掺法是一种有效却不高效的应用方法。涂膜法是将TiO2纳米颗粒分散于水或有机涂料中，再将混合液涂覆于混凝土表面，形成光催化功能涂层。当分散液为水时，TiO2纳米颗粒与混凝土表层结合力薄弱，涂层极易开裂剥落。有机涂料可为负载TiO2于混凝土表层提供足够的粘结力，但涂料却包裹或埋没了大部分TiO2，导致催化效率过低。除去光催化剂率利用率低或者催化效率低的问题，以上两种方式引入的TiO2容易在车辆荷载的磨损作用下脱落，导致NOx去除效率降低，光催化功能保持性较差。
因此，亟需研发一种适用于地面的光催化水泥基材料及其使用方法。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂及其使用方法，制成的水泥基地面具有高效、经济且耐久地去除污染物的功能。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本发明提供一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，按重量份计，包括如下原料组分：光催化材料1～20份，水泥80～98份，矿物掺合料0～50份，胶粉1～20份，强韧骨料80～150份。
优选地，光催化材料3～10份，水泥80～98份，矿物掺合料0～20份，胶粉1～10份，强韧骨料100～120份。
更优选地，光催化材料5～10份，水泥85～90份，矿物掺合料20份，胶粉5份，强韧骨料120份。
优选地，光催化材料平均粒径不超过100nm。
优选地，光催化材料平均粒径为10～30nm。在此范围内，光催化材料催化效率最优：既可实现充分发挥纳米颗粒在催化效率提升方面的有益作用，又可有效分散纳米颗粒。
优选地，光催化材料为二氧化钛，氧化锌，氧化锡，硫化镉或二氧化锆中的一种。
优选地，光催化材料为二氧化钛；更优选所述的二氧化钛按重量百分比计，由70～100％的锐钛矿和0～30％的金红石组成。二氧化钛作为优选的光催化剂，廉价无毒、导带价带电位合适、光腐蚀性小、无二次污染。优选地，二氧化钛为锐钛矿和金红石混晶组合，质量比例为4:1～5:0。处于所述比例范围内的混晶型二氧化钛，具有混晶效应，可促进电子和空穴的分离及转移，有助于催化效率提升。
优选地，水泥选自硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、磷酸盐水泥或氧化镁水泥的一种或几种。
优选地，水泥为硅酸盐水泥。
优选地，矿物掺合料选自粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、硅灰、稻壳灰、石灰石粉、石英石粉、偏高岭土、火山灰、凝灰岩或沸石粉中的一种或几种。
优选地，矿物掺合料为粒化高炉矿渣。
优选地，强韧骨料选自金刚砂、石英砂、砂岩、碳化硅砂、刚玉砂、石英岩、废弃陶瓷、铜渣、钢渣、金属微粒中的一种或者几种。
优选地，强韧骨料为金刚砂和钢渣混合物，所述金刚砂和钢渣的重量比例为6:0～5:1，所述金刚砂和钢渣粒径小于0.3mm。采用固废钢渣部分取代金刚砂可以发挥其高硬度优势，处置固废的同时，同样有助于提升光催化地面硬化剂的耐久性。
优选地，胶粉选自乙烯-醋酸乙烯酯、苯乙烯-丙烯酸酯、丁二烯-苯乙烯乳胶、乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯-乙烯酯中的任意一种。
优选地，胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯。
另一方面，本发明提供上述干撒式光催化水泥基地面硬化剂的应用方法，包括以下步骤：
(1)基层混凝土浇筑：浇筑并振捣基底层混凝土，振捣后用水平仪检测水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水。
(2)硬化剂施工：去除基层混凝土表层泌水，着手硬化剂撒布施工。共分两次撒布：第一次将硬化剂的60～70％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的30～40％硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
与现有技术相比，本发明的干撒式光催化水泥基地面硬化剂具有以下有益效果：
1.耐磨性好
施工完成28天后，耐磨度比可达710％。
2.催化效率高
施工完成28天后，光催化去除氮氧化物效率高达99％；72小时亚甲基蓝有机物降解率达98％。由于耐磨性好，TiO2磨失量低，因此，一年后光催化效率仍可达到90％。
3.成本低
光催化地面最主要成本来自于光催化剂，本发明硬化剂用量为2～8kg/m2，其中TiO2使用量为0.007～0.889kg/m2，使用厚度仅为1～4mm，高效利用TiO2，节约成本。
因此，本发明提供的干撒式光催化水泥基地面硬化剂不仅具有高效的空气净化能力和有机物降解能力；同时，耐磨的地面硬化剂有助于克服普通水泥基材料表面易起砂、硬度低、耐磨性差等缺点造成的催化剂被磨掉的风险，提高光催化功能保持性。
具体实施方式
本发明提供一种具有光催化功能的干撒式水泥基硬化剂，按重量份计，它由以下原料制备而成：光催化材料1～20份，水泥80～98份，矿物掺合料0～50份，胶粉1～20份，强韧骨料80～150份。
其中，光催化材料的平均粒径不大于100nm，优选10～30nm；光催化材料选自二氧化钛，氧化锌，氧化锡，硫化镉或二氧化锆中的一种，当然本领域技术人员可以根据实际需要选择其它光催化材料，此处不作限定。
作为一种优选地实施例，光催化材料选自纳米二氧化钛(TiO2)，纳米TiO2颗粒平均粒径不超过100nm，按重量百分比计，纳米TiO2由70～100％的锐钛矿和0～30％的金红石组成。
本发明优选的一种实施方式中，TiO2掺量为1～5份，其中锐钛矿和金红石比例为4:1，平均粒径21nm。
本发明优选的另外一种实施方式中，TiO2掺量为5～10份，其中锐钛矿和金红石比例为4:1，平均粒径21nm。
其中，水泥选自硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、磷酸盐水泥或氧化镁水泥的一种或几种的混合物。本发明的优选方案中，水泥为硅酸盐水泥。
其中，矿物掺合料选自粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、硅灰、稻壳灰、石灰石粉、石英石粉、偏高岭土、火山灰、凝灰岩或沸石粉中的一种或几种的混合物。本发明的优选方案中，矿物掺合料为粒化高炉矿渣。
其中，胶粉选自乙烯-醋酸乙烯酯、苯乙烯-丙烯酸酯、丁二烯-苯乙烯乳胶、乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯-乙烯酯中的任意一种。本发明的优选方案中，胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯。
其中，强韧骨料选自金刚砂、石英砂、砂岩、碳化硅砂、刚玉砂、石英岩、废弃陶瓷、铜渣、钢渣、金属微粒中的一种或者几种混合物。
本发明优选的一种实施方式中，强韧骨料为金刚砂，粒径小于0.3mm。
本发明优选的另一种实施方式中，强韧骨料为金刚砂和钢渣的混合物，二者重量比例为5:1，粒径小于0.3mm。金刚砂和钢渣具有耐磨、高硬度特点，且钢渣还兼具产量大、成本低的特点。二者作为细骨料则会增大水泥基复合材料的耐磨性。
本发明的一种实施方案中，干撒式光催化水泥基地面硬化剂按重量份计，它由以下原料制备而成：TiO2颗粒1～5份，水泥80～98份，矿物掺合料0～20份；胶粉1～10份，强韧骨料100～120份；其中TiO2中锐钛矿和金红石重量比例为4:1，平均粒径21nm；水泥选自硅酸盐水泥；矿物掺合料为粒化高炉矿渣；胶粉为乙烯–醋酸乙烯酯；骨料为金刚砂，粒径小于0.3mm。
本发明的另一种实施方案中，干撒式光催化水泥基地面硬化剂按重量份计，它由以下原料制备而成：TiO2颗粒5～10份，水泥80～98份，矿物掺合料0～20份；胶粉1～10份，强韧骨料100～120份；其中，TiO2为锐钛矿和金红石，二者比例为4:1，平均粒径21nm；水泥选自硅酸盐水泥；矿物掺合料为粒化高炉矿渣；胶粉为乙烯–醋酸乙烯酯；骨料为金刚砂，粒径小于0.3mm。
本发明的再一种实施方案中，干撒式光催化水泥基地面硬化剂按重量份计，它由以下原料制备而成：TiO2颗粒1～5份，水泥80～98份，矿物掺合料0～20份；胶粉1～10份，强韧骨料100～120份；其中，TiO2为锐钛矿和金红石，二者重量比例为4:1，平均粒径21nm；水泥选自硅酸盐水泥；矿物掺合料为粒化高炉矿渣；胶粉为乙烯–醋酸乙烯酯；骨料为金刚砂和钢渣，二者重量比例为5:1，粒径小于0.3mm。
本发明的再一种实施方案中，干撒式光催化水泥基地面硬化剂按重量份计，它由以下原料制备而成：TiO2颗粒5～10份，水泥80～98份，矿物掺合料0～20份；胶粉1～10份，强韧骨料100～120份；其中，TiO2为锐钛矿和金红石，二者重量比例为4:1，平均粒径21nm；水泥选自硅酸盐水泥；矿物掺合料为粒化高炉矿渣；胶粉为乙烯–醋酸乙烯酯；骨料为金刚砂和钢渣，二者重量比例为5:1，粒径小于0.3mm。
本发明还提供所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂施工方法，具体步骤为：浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；硬化剂用量4～6kg/m2，分两次撒布：第一次将硬化剂重量的60～70％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的30～40％硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
本发明将光催化剂负载于耐磨的水泥基硬化剂，并结合水泥基材料自身碱性环境以及多孔特征，使这种硬化剂具有安全且高效的去除有害污染物的功能；然后直接均匀撒布在混凝土表面，不仅具有高效的空气净化能力和有机物降解能力，同时，耐磨的地面硬化剂有助于克服普通水泥基材料表面易起砂、硬度低、耐磨性差等缺点造成的催化剂被磨掉的风险，提高光催化功能保持性。
下面以几个具体的实施例对本发明的技术方案进行更加详细的叙述说明。
实施例1～5对应的干撒式光催化水泥基地面硬化剂配合比见表1，实施例6～8对应的干撒式光催化水泥基地面硬化剂配合比见表2，材料的性能见表3。
实施例1：
一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其原料配合比为：锐钛矿TiO2纳米颗粒、金红石TiO2纳米颗粒、硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、乙烯-醋酸乙烯酯胶粉、金刚砂的重量比为0.04:0.01:0.90:0.20:0.05:1.20。所述的锐钛矿TiO2纳米颗粒、金红石TiO2纳米颗粒平均粒径为21nm；所述的金刚砂粒径为0.1～0.2mm。将所述原料按比例混合均匀即得所述干撒式光催化水泥基地面硬化剂。该材料适合于耐磨性高、催化效率较高的情况。
本实施例的硬化剂在铺设水泥基地面中的应用方法如下：
浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；本实施例的硬化剂的总用量为4kg/m2，分两次撒布：第一次将所述硬化剂的60％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的40％所述硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
室温下养护28天后，测试得到使用了本实施例光催化硬化剂的水泥基地面在光照500秒后NOx催化效率达到93％，光照72小时亚甲基蓝催化效率92％，一年后光催化NOx效率依然可达90％，耐磨度比710％。
实施例2：
一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其原料配合比为：锐钛矿TiO2纳米颗粒、金红石TiO2纳米颗粒、硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、乙烯-醋酸乙烯酯胶粉、金刚砂重量比为0.08:0.02:0.85:0.20:0.05:1.20。所述的锐钛矿TiO2纳米颗粒、金红石TiO2纳米颗粒平均粒径为21nm；所述的金刚砂粒径在0.1～0.2mm。将所述原料按比例混合均匀即得所述干撒式光催化水泥基地面硬化剂。该材料适合于耐磨性高、催化效率高的情况。
本实施例的硬化剂在铺设水泥基地面中的应用方法如下：
浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；本实施例的硬化剂的总用量为6kg/m2，分两次撒布：第一次将所述硬化剂的60％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的40％所述硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
室温下养护28天后，测试得到使用了本实施例光催化硬化剂的水泥基地面在光照500秒后NOx催化效率达到95％，光照72小时亚甲基蓝催化效率93％，一年后光催化NOx效率依然可达90％，耐磨度比701％。
实施例3：
一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其原料配合比为：锐钛矿TiO2纳米颗粒、金红石TiO2纳米颗粒、硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、乙烯-醋酸乙烯酯胶粉、金刚砂、钢渣的重量比为0.04:0.01:0.90:0.20:0.05:1.00:0.20。所述的锐钛矿TiO2纳米颗粒、金红石TiO2纳米颗粒平均粒径为21nm；所述的金刚砂和钢渣的粒径在0.1～0.2mm。将所述原料按比例混合均匀即得所述干撒式光催化水泥基地面硬化剂。该材料适合于耐磨性较高、催化效率较高的情况。
本实施例的硬化剂在铺设水泥基地面中的应用方法如下：
浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；本实施例的硬化剂的总用量为3kg/m2，分两次撒布：第一次将所述硬化剂的60％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的40％所述硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
室温下养护28天后，测试得到使用了本实施例光催化硬化剂的水泥基地面在光照500秒后NOx催化效率达到94％，光照72小时亚甲基蓝催化效率92％，一年后光催化NOx效率依然可达91％，耐磨度比705％。
实施例4：
一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其原料配合比为：锐钛矿TiO2纳米颗粒、金红石TiO2纳米颗粒、硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、乙烯-醋酸乙烯酯胶粉、金刚砂、钢渣的重量比为0.08:0.02:0.85:0.20:0.05:1.00:0.20。所述的锐钛矿TiO2纳米颗粒、金红石TiO2纳米颗粒平均粒径为21nm；所述的金刚砂和钢渣的粒径在0.1～0.2mm。将所述原料按比例混合均匀即得所述干撒式光催化水泥基地面硬化剂。该材料适合于耐磨性较高、催化效率高的情况。
本实施例的硬化剂在铺设水泥基地面中的应用方法如下：
浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；本实施例的硬化剂的总用量为4kg/m2，分两次撒布：第一次将所述硬化剂的60％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的40％所述硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
室温下养护28天后，测试得到使用了本实施例光催化硬化剂的水泥基地面在光照500秒后NOx催化效率达到99％，光照72小时亚甲基蓝催化效率98％，一年后光催化NOx效率依然可达95％，耐磨度比700％。
实施例5：
一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其原料配合比为：锐钛矿TiO2纳米颗粒、硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、乙烯-醋酸乙烯酯胶粉、金刚砂重量比为0.20:0.8:0.20:0.05:1.20。所述的锐钛矿TiO2纳米颗粒平均粒径为21nm；所述的金刚砂粒径在0.1～0.2mm。将所述原料按比例混合均匀即得所述干撒式光催化水泥基地面硬化剂。该材料适合于耐磨性高、催化效率高的情况。
本实施例的硬化剂在铺设水泥基地面中的应用方法如下：
浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；本实施例的硬化剂的总用量为3kg/m2，分两次撒布：第一次将所述硬化剂的60％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的40％所述硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
室温下养护28天后，测试得到使用了本实施例光催化硬化剂的水泥基地面在光照500秒后NOx催化效率达到98％，光照72小时亚甲基蓝催化效率97％，一年后光催化NOx效率依然可达96％，耐磨度比692％。
实施例6：
一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其原料配合比为：纳米氧化锌颗粒、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、乙烯-醋酸乙烯酯胶粉、石英砂重量比为0.01:0.98:0.20:0.01:1.50。将所述原料按比例混合均匀即得所述干撒式光催化水泥基地面硬化剂。该材料适合于耐磨性高、催化效率较高的情况。
本实施例的硬化剂在铺设水泥基地面中的应用方法如下：
浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；本实施例的硬化剂的总用量为2kg/m2，分两次撒布：第一次将所述硬化剂的60％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的40％所述硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
室温下养护28天后，测试得到这种材料光照500秒后NOx催化效率达到65％，光照72小时亚甲基蓝催化效率62％，一年后光催化NOx效率依然可达60％，耐磨度比696％。
实施例7：
一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其原料配合比为：纳米氧化锡颗粒、硅酸盐水泥、石灰石粉、苯乙烯-丙烯酸酯胶粉、碳化硅砂重量比为0.03:0.8:0.20:0.05:0.80。将所述原料按比例混合均匀即得所述干撒式光催化水泥基地面硬化剂。该材料适合于耐磨性较高、催化效率较高的情况。
本实施例的硬化剂在铺设水泥基地面中的应用方法如下：
浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；本实施例的硬化剂的总用量为8kg/m2，分两次撒布：第一次将所述硬化剂的60％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的40％所述硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
室温下养护28天后，测试得到使用了本实施例光催化硬化剂的水泥基地面在光照500秒后NOx催化效率达到90％，光照72小时亚甲基蓝催化效率91％，一年后光催化NOx效率依然可达90％，耐磨度比695％。
实施例8：
一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其原料配合比为：纳米二氧化锆颗粒、铝酸盐水泥、苯乙烯-丙烯酸酯胶粉、金刚砂重量比为0.10:0.95:0.15:1.20。将所述原料按比例混合均匀即得所述干撒式光催化水泥基地面硬化剂。该材料适合于耐磨性高、催化效率高的情况。
本实施例的硬化剂在铺设水泥基地面中的应用方法如下：
浇筑并振捣基层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前采用抹光机对表面进行镘抹提浆，去除泌水；本实施例的硬化剂的总用量为4kg/m2，分两次撒布：第一次将所述硬化剂的60％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的40％所述硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
室温下养护28天后，测试得到使用了本实施例光催化硬化剂的水泥基地面在光照500秒后NOx催化效率达到95％，光照72小时亚甲基蓝催化效率96％，一年后光催化NOx效率依然可达93％，耐磨度比702％。
表1：实施例1～5的配合比
Figure BDA0002355903580000131
表2实施例6～8的配合比
Figure BDA0002355903580000132
表3实施例1～8的性能
Figure BDA0002355903580000133
1NOx去除效率测试气体流速为1L/min，UVA光强为10W/m2，初始浓度为1ppm
2甲基蓝降解效率测试溶液初始浓度为10μmol/L，UVA光强为10W/m2
3耐磨度比依照标准《混凝土地面用水泥基耐磨材料》(JC/T 906)测试。

Claims (10)

1.一种干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，按重量份计，包括如下原料组分：光催化材料1～20份，水泥80～98份，矿物掺合料0～50份，胶粉1～20份，强韧骨料80～150份。
2.根据权利要求1所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，按重量份计，包括如下原料组分：光催化材料3～10份，水泥80～98份，矿物掺合料0～20份，胶粉1～10份，强韧骨料100～120份。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，所述光催化材料平均粒径不超过100nm；优选平均粒径为10～30nm。
4.根据权利要求1或2任意一项所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，所述光催化材料为二氧化钛，氧化锌，氧化锡，硫化镉或二氧化锆中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，所述光催化材料为二氧化钛，所述的二氧化钛由70～100％的锐钛矿和0～30％的金红石组成；优选的所述的二氧化钛为锐钛矿和金红石混晶组合，重量比例为4:1～5:0。
6.根据权利要求1或2所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，所述的水泥选自硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、高贝利特硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、磷酸盐水泥或氧化镁水泥的一种或几种；优选硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1或2所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，所述的矿物掺合料选自粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、硅灰、稻壳灰、石灰石粉、石英石粉、偏高岭土、火山灰、凝灰岩或沸石粉中的一种或几种；优选粒化高炉矿渣。
8.根据权利要求1或2所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，所述的强韧骨料选自金刚砂、石英砂、砂岩、碳化硅砂、刚玉砂、石英岩、废弃陶瓷、铜渣、钢渣、金属微粒中的一种或者几种；优选的所述的强韧骨料为金刚砂和钢渣混合物，且所述金刚砂和钢渣的比例为6:0～5:1，所述金刚砂和钢渣粒径小于0.3mm。
9.根据权利要求1或2所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂，其特征在于，所述胶粉选自乙烯–醋酸乙烯酯、苯乙烯–丙烯酸酯、丁二烯–苯乙烯乳胶、乙烯–氯乙烯–月桂酸乙烯酯、乙烯–醋酸乙烯–乙烯酯中的任意一种；优选乙烯–醋酸乙烯酯。
10.一种应用如权利要求1所述的干撒式光催化水泥基地面硬化剂的方法，包括以下步骤：
(1)基层混凝土浇筑：浇筑并振捣基底层混凝土，振捣后用水平仪检测模板水平情况，再用钢制长滚筒多次滚压，确保地面水平，初凝前对表面进行镘抹提浆，去除泌水；
(2)硬化剂施工：当基层混凝土表层泌水去除后，开始硬化剂撒布施工。硬化剂用量为2～8kg/m2。共分两次撒布：第一次将权利要求1所述硬化剂的60～70％均匀撒布在初凝阶段的基层混凝土表面，所述硬化剂润湿后使用机械打磨机打磨；第二次将余下的30～40％的权利要求1所述的硬化剂撒布于已经打磨完成的第一层硬化剂上，均匀润湿后再次打磨。
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