CN112551991B - 一种光催化水泥混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光催化水泥混凝土及其制备方法，所述光催化水泥混凝土按重量份的原料配比包括：水泥22~35份、机制砂55~105份、粗骨料104~220份、硼碳氮0.02~0.11份、纳米蒙脱土0.016~0.05份、去离子水9.5~21份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。本发明采用人工粗骨料替代部分天然粗骨料，既可以节省天然粗骨料，又可显著提升光催化水泥混凝土的降污效果；将硼碳氮纳米光催化材料分别掺入水泥、水和骨料中，有效改善硼碳氮在混凝土中的分散性且暴露出更多的反应活性位点，可显著提高降解污染物的效率。

Description

一种光催化水泥混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种光催化水泥混凝土及其制备方法。
背景技术
水泥混凝土是以水泥、骨料和水为主要原材料，经拌合、成型、养护等工艺制作硬化后具有强度的工程材料。光催化水泥混凝土是在制备水泥混凝土的过程中掺入纳米光催化材料，在太阳光作用下实现污染物降解的一种复合材料。光催化水泥混凝土的应用效果受纳米光催化材料的性质、纳米光催化材料与光源的接触面积以及混凝土中各材料间复合效果等因素的影响。目前，水泥混凝土中常用的纳米光催化材料是二氧化钛和石墨相氮化碳等，常见的应用方式是将纳米光催化材料直接掺和在水泥浆体中、涂覆在混凝土的表面或物理吸附在粗骨料的表面，虽然具有一定的效果，但依然存在着诸多问题：
（1）粗骨料约占水泥混凝土体积的40%~50%，若在混凝土中全部采用天然粗骨料，只在水泥浆体中掺入纳米光催化材料，显著阻碍了混凝土中纳米光催化材料受光面积的提升，从而导致光催化降解污染物的能力受到限制，不利于光催化水泥混凝土的规模化推广及应用。
（2）工程建设对砂石资源的需求量逐年增加，导致天然骨料呈现逐渐减少甚至枯竭的趋势，目前已逐渐采用处理后的海砂替代河砂作为细骨料，而天然粗骨料的替代物尚无较好的选择，如何减少天然粗骨料的使用显得越发重要。
（3）由于受材料自身禁带宽度的限制，二氧化钛的光催化主要依赖于紫外线，而紫外线约占太阳光的4.5%；石墨相氮化碳无光催化性能或主要依赖太阳光谱中蓝紫光发生光催化反应，两者对太阳光的利用率均较低；二氧化钛和石墨相氮化碳的比表面积均较小，光生电子和空穴容易复合，光催化效果较差。
（4）物理吸附的方式主要是通过在轻质骨料的表面和孔隙中附着纳米光催化材料，轻质骨料表面的纳米光催化材料抗冲刷、抗磨损性能较差，容易导致纳米光催化材料的流失，轻质骨料内部附着的纳米光催化材料较少且分布不均匀，严重影响光催化水泥混凝土的除污性能。将纳米光催化材料涂覆在混凝土的表面，虽然具有较好的光催化效果，但受外部环境因素和机械磨损作用的影响，纳米光催化材料易从混凝土表面剥落；为维持光催化性能的稳定，需要隔时反复的涂覆，导致后期维护成本较高。
因此，为了提高混凝土中纳米光催化材料的受光面积及光催化降解效率，设计一种光催化水泥混凝土及其制备方法对光催化水泥混凝土的应用及推广具有重要的意义。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种光催化水泥混凝土及其制备方法，显著提升了光催化水泥混凝土的降污效果，对光催化水泥混凝土的推广及应用起到了积极的促进作用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种光催化水泥混凝土，所述光催化水泥混凝土按重量份的原料配比包括：水泥22~35份、机制砂55~105份、粗骨料104~220份、硼碳氮0.02~0.11份、纳米蒙脱土0.016~0.05份、去离子水9.5~21份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成；所述硼碳氮是对h-BN进行碳掺杂后得到的光催化剂，具体方法是采用硼源2重量份、碳源2~7重量份，尿素2~4重量份，在氨气气氛下1250℃条件制备得到；所述硼源为氧化硼或硼酸；所述碳源为葡萄糖或蔗糖或果糖。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.25~0.35；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.15~0.25；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.05~0.15。
所述人工粗骨料按重量份的原料配比包括：水泥4.5~6份、机制砂12~20份、玄武岩纤维0.05~0.2份、硼碳氮0.004~0.01份、纳米蒙脱土0.004~0.01份、去离子水2.4~3.6份。
所述人工粗骨料的制备方法：将硼碳氮与水泥、机制砂、纳米蒙脱土和玄武岩纤维混合搅拌均匀后，加去离子水拌制成为光催化水泥砂浆，然后将所述光催化水泥砂浆依次通过振动、挤压成型和切割得到骨料坯，将骨料坯置于温度为22~26℃，湿度为85%~92%的环境下养护28天，即得到人工粗骨料。
所述天然粗骨料为石灰岩碎石或玄武岩碎石。
一种光催化水泥混凝土的制备方法，按如下步骤进行：
步骤一：粗骨料表面附膜；将纳米蒙脱土加入体积为V1的自来水中，采用分散仪以5500~9000r/min的转速搅拌25~50分钟得到附膜液；将粗骨料置入搅拌机中，边搅拌边喷洒附膜液，附膜液喷洒完成后继续搅拌1~2分钟，之后将粗骨料倒入托盘并放置在50~65℃的烘箱中加热4~8小时，使得纳米蒙脱土附着在粗骨料的表面，得到附膜粗骨料；
步骤二：分散硼碳氮；将硼碳氮按重量均分为两份，然后依次将附膜粗骨料、水泥、机制砂和一份硼碳氮加入搅拌机中，混合搅拌2~3.5分钟得到固体拌合物；之后将另一份硼碳氮加入去离子水中超声分散10~30分钟得到硼碳氮分散液；
步骤三：制取光催化水泥混凝土；将硼碳氮分散液倒入固体拌合物中搅拌3.5~5分钟，即得到光催化水泥混凝土。
所述V1=（0.2~0.45）V2，V2为粗骨料的堆积体积。
与已有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明采用人工粗骨料替代部分天然粗骨料，既可以节省天然粗骨料，又可显著提升混凝土中纳米光催化材料的受光面积，保证了光催化水泥混凝土除污性能的稳定，有利于光催化水泥混凝土的规模化推广及应用。
2.本发明采用硼碳氮作为纳米光催化材料，可利用太阳光谱中绿光、蓝光和紫光发生光催化反应，提高对太阳光的利用率；因其具有三维层状多孔结构，能有效暴露出更多的反应活性位点，可显著提高降解污染物的效率。此外，本发明将硼碳氮分别掺入水泥、水和骨料中，有效改善硼碳氮在混凝土中的分散性，保证光催化降解污染物的效果。
3.本发明将纳米蒙脱土吸附在粗骨料的表面，可填充粗骨料与水泥浆体界面区的孔隙，增强粗骨料与水泥浆体的复合强度；此外，纳米蒙脱土附着在粗骨料的表面，可改善粗骨料表面的润滑度，提高固体拌合物中材料拌合的均匀性，从而保证硼碳氮在光催化水泥混凝土中的均匀分散。
4.本发明按粒径大小将粗骨料分为三个区间，并通过限定三个区间内天然粗骨料和人工粗骨料的重量比，科学合理的对天然粗骨料进行替代，避免了盲目过多替代造成光催化性能饱和而导致纳米材料的浪费，或过少替代导致光催化性能提升不明显，实现合理利用材料和高效提升光催化水泥混凝土降解污染物的目的。
具体实施方式
本发明提供的是一种光催化水泥混凝土及其制备方法。为更进一步阐述本发明所采用的技术手段及功效，下面结合具体实施方式，对本发明进行详细的说明。
一种光催化水泥混凝土，所述光催化水泥混凝土按重量份的原料配比包括：水泥22~35份、机制砂55~105份、粗骨料104~220份、硼碳氮0.02~0.11份、纳米蒙脱土0.016~0.05份、去离子水9.5~21份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述硼碳氮是对h-BN进行碳掺杂后得到的光催化剂，具体方法是采用硼源2重量份、碳源6重量份，尿素4重量份，在氨气气氛下1250℃条件制备得到；所述硼源为硼酸；所述碳源为蔗糖。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.25~0.35；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.15~0.25；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.05~0.15。
所述人工粗骨料按重量份的原料配比包括：水泥5份、机制砂15份、玄武岩纤维0.06份、硼碳氮0.006份、纳米蒙脱土0.005份、去离子水2.8份。
所述天然粗骨料为石灰岩碎石。
一种光催化水泥混凝土的制备方法，按如下步骤进行：
步骤一：粗骨料表面附膜；将纳米蒙脱土加入体积为V1的自来水中，采用分散仪以5500~9000r/min的转速搅拌25~50分钟得到附膜液；将粗骨料置入搅拌机中，边搅拌边喷洒附膜液，附膜液喷洒完成后继续搅拌1~2分钟，之后将粗骨料倒入托盘并放置在50~65℃的烘箱中加热4~8小时，使得纳米蒙脱土附着在粗骨料的表面，得到附膜粗骨料；其中V1=（0.2~0.45）V2，V2为粗骨料的堆积体积；
步骤二：分散硼碳氮；将硼碳氮按重量均分为两份，然后依次将附膜粗骨料、水泥、机制砂和一份硼碳氮加入搅拌机中，混合搅拌2~3.5分钟得到固体拌合物；之后将另一份硼碳氮加入去离子水中超声分散10~30分钟得到硼碳氮分散液；
步骤三：制取光催化水泥混凝土；将硼碳氮分散液倒入固体拌合物中搅拌3.5~5分钟，即得到光催化水泥混凝土。
所述粗骨料按如下方法拌合制备：步骤一：分别对天然粗骨料和人工粗骨料进行筛分，得到粒径在第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]三个区间的天然粗骨料和人工粗骨料；
步骤二：在粒径为(4.75，16mm]的第一区间，按照天然粗骨料和人工粗骨料1:0.25~0.35的重量比，分别称量天然粗骨料和人工粗骨料，并混合均匀得到第一区间的粗骨料；在粒径为(16，26.5mm]的第二区间，按照天然粗骨料和人工粗骨料1:0.15~0.25的重量比，分别称量天然粗骨料和人工粗骨料，并混合均匀得到第二区间的粗骨料；在粒径大小为(26.5，37.5mm]的第三区间，按照天然粗骨料和人工粗骨料1:0.05~0.15的重量比，分别称量天然粗骨料和人工粗骨料，并混合均匀得到第三区间的粗骨料；然后将第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料投入搅拌机中，混合搅拌均匀得到粗骨料。
当V1取粗骨料堆积体积的0.2~0.45倍时，既有利于纳米蒙脱土的分散和附着，又可缩短加热烘干的时间，且不影响粗骨料在附膜液中的均匀搅拌。
所述玄武岩纤维的密度为2.62g/cm3，含水率为0.2%，公称直径为5~15微米；所述玄武岩纤维的长度为人工粗骨料粒径的0.5~0.8倍。
所述硼碳氮是具有三维层状多孔结构的纳米硼碳氮；所述硼氮碳是对h-BN进行碳掺杂后得到的光催化剂，具体方法是采用硼源2份、碳源6份，尿素4份，在氨气气氛下1250℃条件制备得到；所述硼源为硼酸；所述碳源为蔗糖。
所述人工粗骨料是将硼碳氮与水泥、机制砂、纳米蒙脱土和玄武岩纤维混合搅拌均匀后，加去离子水拌制成为光催化水泥砂浆，然后将所述光催化水泥砂浆依次通过振动、挤压成型和切割得到骨料坯，将骨料坯置于温度为25℃，湿度为85%的环境下养护28天，即得到人工粗骨料。
所述人工粗骨料的形状为五棱柱或六棱柱。所述振动是采用振动台将光催化水泥砂浆振动密实；所述挤压成型是挤压振动密实后的光催化水泥砂浆，使其通过横截面形状为五棱柱或六棱柱的棱柱状模具，成型为条状砂浆；所述切割是根据所需人工骨料的尺寸将条状砂浆切割为粒状的骨料坯。
所述机制砂的粒径为0.25~4.75mm；所述纳米蒙脱土的粒径为20~45nm；所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述自来水和去离子水的温度均为25℃；所述超声分散采用的频率为20kHz。
实施例1
本实施例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、硼碳氮0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.25；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.15；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.05。
本实施例中，光催化水泥混凝土的制备方法按如下步骤进行：
步骤一：将纳米蒙脱土加入自来水中，采用分散仪以8000r/min的转速搅拌25分钟得到附膜液；将粗骨料置入搅拌机中，边搅拌边喷洒附膜液，附膜液喷洒完成后继续搅拌1.5分钟，之后将粗骨料倒入托盘并放置在65℃的烘箱中加热5小时，使得纳米蒙脱土附着在粗骨料的表面，得到附膜粗骨料；自来水的体积为粗骨料的堆积体积0.4倍；
步骤二：将硼碳氮按重量均分为两份，然后依次将附膜粗骨料、水泥、机制砂和一份硼碳氮加入搅拌机中，混合搅拌3分钟得到固体拌合物；之后将另一份硼碳氮加入去离子水中超声分散25分钟得到硼碳氮分散液；
步骤三：将硼碳氮分散液倒入固体拌合物中搅拌4分钟，即得到光催化水泥混凝土。
实施例2
本实施例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、硼碳氮0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.3；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.2；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.1。
本实施例光催化水泥混凝土的制作方法同实施例1。
实施例3
本实施例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、硼碳氮0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.35；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.25；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.15。
本实施例光催化水泥混凝土的制作方法同实施例1。
对比例1：不掺入人工粗骨料
本对比例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、硼碳氮0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；粗骨料为天然粗骨料石灰岩碎石。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1。
本对比例光催化水泥混凝土的制作方法同实施例1。
对比例2：光催化材料为二氧化钛
本对比例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、二氧化钛0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.25；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.15；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.05。
本对比例光催化水泥混凝土的制作方法同实施例1。
对比例3：光催化材料为石墨相氮化碳
本对比例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、石墨相氮化碳0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.25；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.15；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.05。
本对比例光催化水泥混凝土的制作方法同实施例1。
对比例4：
本对比例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、硼碳氮0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.1；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.05；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.02。
本对比例光催化水泥混凝土的制作方法同实施例1。
对比例5：
本对比例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、硼碳氮0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.4；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.3；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.2。
本对比例光催化水泥混凝土的制作方法同实施例1。
对比例6：
本对比例中，光催化水泥混凝土按重量份的原料配比为：水泥26份、机制砂78份、粗骨料160份、硼碳氮0.04份、纳米蒙脱土0.02份、去离子水14份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成。
所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.5；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.4；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.3。
本对比例光催化水泥混凝土的制作方法同实施例1。
光催化效率的测定：
依据上述实施例1-3和对比例1-6的原料配比和制备方法，分别制作得到直径10cm，厚度3cm混凝土试件。试件养护7天后，进行光催化效率测定；
试件的光催化效率通过如下方式测定：
试验采用气体浓度为10ppm的NO为光催化对象。使用型号GASTiger6000复合气体分析仪测量NO的浓度。在密闭且透光的实验容器内放置混凝土试件，在实验容器的顶部正对着混凝土试件放置氙灯光源；实验过程中，实施例和对比例的光照强度相同。
首先，向实验容器中通入气体至浓度为0.5ppm后停止，静置稳定40分钟后，记录气体浓度作为初始值P0；然后打开光源后开始计时，分别得到第30分钟、第60分钟、第90分钟和第120分钟四个时间节点的气体浓度Pi，i=1,2,3,4；光催化效率vi的计算公式为：vi=（P0-Pi）/P0×100%，计算结果如表1所示。
表 1
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以上所述，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种光催化水泥混凝土的制备方法，其特征在于：所述光催化水泥混凝土按重量份的原料配比包括：水泥22~35份、机制砂55~105份、粗骨料104~220份、硼碳氮0.02~0.11份、纳米蒙脱土0.016~0.05份、去离子水9.5~21份；所述粗骨料由天然粗骨料和人工粗骨料混合而成；所述硼碳氮是对h-BN进行碳掺杂后得到的光催化剂，具体方法是采用硼源2重量份、碳源2~7重量份，尿素2~4重量份，在氨气气氛下1250℃条件制备得到；所述硼源为氧化硼或硼酸；所述碳源为葡萄糖或蔗糖或果糖；
所述的光催化水泥混凝土的制备方法，按如下步骤进行：
步骤一：粗骨料表面附膜；将纳米蒙脱土加入体积为V1的自来水中，采用分散仪以5500~9000r/min的转速搅拌25~50分钟得到附膜液；将粗骨料置入搅拌机中，边搅拌边喷洒附膜液，附膜液喷洒完成后继续搅拌1~2分钟，之后将粗骨料倒入托盘并放置在50~65℃的烘箱中加热4~8小时，使得纳米蒙脱土附着在粗骨料的表面，得到附膜粗骨料；
步骤二：分散硼碳氮；将硼碳氮按重量均分为两份，然后依次将附膜粗骨料、水泥、机制砂和一份硼碳氮加入搅拌机中，混合搅拌2~3.5分钟得到固体拌合物；之后将另一份硼碳氮加入去离子水中超声分散10~30分钟得到硼碳氮分散液；
步骤三：制取光催化水泥混凝土；将硼碳氮分散液倒入固体拌合物中搅拌3.5~5分钟，即得到光催化水泥混凝土。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述V1=（0.2~0.45）V2，V2为粗骨料的堆积体积。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述粗骨料按粒径大小分为三个区间：第一区间(4.75，16mm]、第二区间(16，26.5mm]和第三区间(26.5，37.5mm]；第一区间的粗骨料、第二区间的粗骨料和第三区间的粗骨料按重量份的组成比例为2:2:1；第一区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.25~0.35；第二区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.15~0.25；第三区间内的天然粗骨料和人工粗骨料的重量比为1:0.05~0.15。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述人工粗骨料按重量份的原料配比包括：水泥4.5~6份、机制砂12~20份、玄武岩纤维0.05~0.2份、硼碳氮0.004~0.01份、纳米蒙脱土0.004~0.01份、去离子水2.4~3.6份。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述人工粗骨料的制备方法：将硼碳氮与水泥、机制砂、纳米蒙脱土和玄武岩纤维混合搅拌均匀后，加去离子水拌制成为光催化水泥砂浆，然后将所述光催化水泥砂浆依次通过振动、挤压成型和切割得到骨料坯，将骨料坯置于温度为22~26℃，湿度为85%~92%的环境下养护28天，即得到人工粗骨料。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述天然粗骨料为石灰岩碎石或玄武岩碎石。
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