CN202370201U - 纳米自洁纤维增强水泥制品 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种纳米自洁纤维增强水泥制品，具体来说是指采用涂覆法在传统的纤维水泥制品上实现光催化防污自洁、净化空气功能。产品主要应用在建筑屋面、建筑幕墙、墙面装饰、市政交通工程建设和改造工程项目中。包括纤维增强水泥结构层、纤维增强水泥装饰面层、纳米隔离层和光催化层；纤维增强水泥结构层上复合有纤维增强水泥装饰面层，在纤维增强水泥装饰面层上与光催化层之间复合有纳米隔离层；纤维增强水泥结构层和纤维增强水泥装饰面层是在带有造型的模具中复合成型。在纤维增强水泥结构层中铺设有网状增强材料。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种纳米自洁纤维增强水泥制品，具体来说是指采用涂覆法在传统的纤维水泥制品上实现纳米光催化防污自洁、净化空气功能。产品主要应用在建筑屋面、建筑幕墙、墙面装饰、市政交通工程建设和改造工程项目中。
背景技术
卫星数据表明：高空气中的氮氧化污染物的垂直分布最严重地区为美国东北部，中国东北和西欧地区。空气质量问题，特别是在大城市和大都市圈中的空气质量问题，引起了人们越来越多的关注，人们迫切需要采取各种措施，来改善空气质量。与此同时随着城市化进程的发展，社会对住宅、交通的需求不断增大，混凝土的使用量呈逐年上升趋势。但是人们往往将已经成为城市象征的混凝土建筑和受污染城市‘混凝土丛林’中的肮脏建筑物联系在一起。
1972年纳米二氧化钛光催化效应被揭示后，利用纳米二氧化钛光催化产生的自由基用于空气净化和水净化等用途，引起环保领域一场革命。而在2000年意大利水泥公司首次将光催化技术应用在建筑领域，并利用其研究成果兴建了法国兰庭美术学院引进了世界轰动，各国纷纷开展了光催化外墙技术的研究和开发。但是直接将纳米活性成份应用在水泥中成本非常高，并且分散困难，对水泥基体存在或多或少的不利影响。目前世界范围内只有意大利拥有成熟的工业生产技术，在国内售价较高大致为10000元/吨，无法满足国内市场的普遍需求。
近几年国内在光催化技术上发展迅速，尤其是在涂料和卫生陶瓷领域更是产品众多。但是传统的光催化涂料主要是针对室内净化空气使用，防水性能和耐久性较差，无法满足建筑外墙耐候性的要求。举例来说，2007年南京三桥为净化汽车尾气，就曾在桥北收费站混凝土路面进行过光催化涂覆实验，2008年奥运体育馆为保持建筑表面清洁，也曾使用过光催化涂料，事实证明随着时间的推移，这些尝试没有最终达到预期效果。
发明内容
本实用新型目的是针对上述不足之处，提出一种纳米自洁纤维增强水泥制品，其特征在于通过在纤维增强水泥产品表层附着纳米光催化功能材料，实现了一种应用在建筑外墙领域，既具备纳米光催化防污自洁，又有净化空气功能的新型建筑材料。
本实用新型纳米自洁纤维增强水泥制品是通过以下技术方案实现：
一种纳米自洁纤维增强水泥制品包括纤维增强水泥结构层、纤维增强水泥装饰面层、纳米隔离层和纳米光催化层；纤维增强水泥结构层上复合有纤维增强水泥装饰面层，在纤维增强水泥装饰面层上与纳米光催化层之间复合有纳米隔离层；纤维增强水泥结构层和纤维增强水泥装饰面层是在带有造型的模具中复合成型。
在纤维增强水泥结构层中铺设有网状增强材料。
所述纳米隔离层采用无定形纳米二氧化钛、无定形纳米二氧化硅、无定形纳米氧化锌、无定形纳米三氧化二铝中的一种或一种以上，配置成质量百分浓度为0.1%-2%的悬浊液，以0.01-0.1L/m2量在表面喷涂而成。
所述纳米光催化层采用市售纳米二氧化钛固体粉剂或溶剂，配置成质量百分浓度为0.1%-2%的悬浊液，以0.01-0.1L/m2量在表面间隔纳米隔离层喷涂制备。
本实用新型的有益效果是：
1充分利用了纳米光触媒的表面效应和纤维增强水泥制品薄壁大件特征，在纤维增强水泥装饰面层表面复合纳米光催化活性薄涂层，有效降低纳米材料使用含量，实现纤维增强混凝土技术与纳米光催化技术结合。
2在纳米光催化层和纤维增强水泥装饰面层之间涂覆纳米隔离材料形成纳米隔离层，有效的解决水泥泛碱影响功能层效果问题，防止光催化剂与水泥基体组分发生化学反应，使产品能够应用在建筑外墙中实现光催化自清洁功能。
4产品的光催化效果能够氧化还原空气中的污染气体如NOx、SOx、CO、NH3等，大幅度提高建筑周边大气环境质量，同时由于产品能够大量吸收紫外线，还能够维护人体安全，产品符合国家产业政策，是适应建筑行业发展现状的新型绿色建材。
附图说明
以下结合附图对本实用新型作进一步说明：
图1是纳米自洁纤维增强水泥制品的结构示意图。
具体实施方式
参照附图1，一种纳米自洁纤维增强水泥制品包括纤维增强水泥结构层1、纤维增强水泥装饰面层2、纳米隔离层4和纳米光催化层3；纤维增强水泥结构层1上复合有纤维增强水泥装饰面层2，在纤维增强水泥装饰面层2上与纳米光催化层3之间复合有纳米隔离层4；纤维增强水泥结构层1和纤维增强水泥装饰面层2是在带有造型的模具中复合成型。
在纤维增强水泥结构层1中铺设有网状增强材料5。
实施例1：
1）将水泥25kg（25%）、砂子35kg（35%）、玻璃碎屑13kg（13%）、PVA纤维1kg（1%）、PP纤维1kg（1%）、粉状颜料5kg（5%）、可分散乳胶粉5kg(5%)、减水剂萘磺酸盐甲醛缩合物0.3kg（0.3%）、早强剂硫酸盐0.3kg（0.3%）、防冻剂氯化钙0.2kg（0.2%）、内掺式硅质粉末防水剂0.2kg（0.2%）、偏高岭土2kg（2%）、石粉1kg（1%）、水11kg（11%）搅拌均匀后制成纤维增强水泥装饰面层砂浆。
2）将配置好的纤维增强水泥装饰面层砂浆，采用喷射法在带有装饰效果的模具中制作好纤维增强水泥装饰面层，面层厚度为3mm，自然固化10分钟。
3）将水泥25kg(25%)、砂子46kg(46%)、耐碱玻璃纤维3kg(3%)、玄武岩纤维2kg（2%）、可再分散乳胶粉5kg（5%）、减水剂萘磺酸盐甲醛缩合物0.5kg（0.5%）、早强剂硫酸盐0.5kg（0.5%）、防冻剂氯化钙0.5kg（0.5%）、增稠剂羟丙基甲基纤维素0.5kg（0.5%）、偏高岭土3kg（2%）、矿粉2kg（2%）、水12kg（12%）混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层浆料。
4）将纤维增强水泥结构层浆料配置好后，通过喷射到具有纤维增强水泥装饰面层的模具中，采用刮板将浆料刮平，然后使用压辊进行辊压密实，制作纤维增强水泥结构层。
5）将耐碱玻璃纤维毡铺设到模具中，用压辊进行滚压，使之陷入纤维增强水泥 结构层中。
6）将上述纤维增强水泥制品常温下养护4小时后，进行脱模。
8）配置质量百分浓度为0.1%的无定形纳米二氧化钛悬浊液，在纤维增强水泥装饰面层上喷涂纳米隔离材料悬浊液，喷涂量控制在0.1L/m2，喷涂完成后风干30分钟，在纤维增强水泥装饰面层上形成纳米隔离层。
9）配置质量百分浓度为0.1%的纳米二氧化钛光触媒悬浊液，用喷枪在喷涂有纳米隔离层后的纤维增强水泥装饰面层均匀喷射制备纳米光催化层，喷涂量控制在0.1L/m2，喷涂完成后风干30分钟，制备成纳米自洁纤维增强水泥制品。
实施例2：
1）将水泥46kg（46%）、细石子15kg（15%）、陶瓷碎屑10kg（10%）、液态颜料2kg（2%）、减水剂磺化三聚氰胺甲醛缩合物0.5kg（0.5%）、早强剂亚硝酸盐0.5kg（0.5%）、膨胀剂硫铝酸盐0.5g（0.5%）、缓凝剂柠檬酸0.5kg（0.5%）、粉煤灰3kg（3%）、硅灰2kg（2%）、水20kg（20%）搅拌均匀后制成纤维增强水泥装饰面层砂浆。
2）将配置好的纤维增强水泥装饰面层砂浆，采用刷涂法在带有装饰效果的模具中制作好厚度为4mm的纤维增强水泥装饰面层，自然固化30分钟。
3）将水泥50kg（50%）、砂子28kg（28%）、碳纤维1kg（1%）、减水剂磺化三聚氰胺甲醛缩合物0.2kg（0.2%）、早强剂亚硝酸盐0.3kg（0.3%）、防冻剂碳酸钾0.3kg（0.3%）、缓凝剂木钙0.2kg（0.2%）、水20kg（20%）混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层浆料。
4）将纤维增强水泥结构层浆料配置好后，通过刷涂到具有纤维增强水泥装饰面层的模具中，采用刮板将浆料刮平，然后使用压辊进行辊压密实，制作纤维增强水泥结构层。
5）将耐碱玻璃纤维网格布铺设到模具中，用压辊进行滚压，使之陷入纤维增强水泥结构层中。
6）将上述纤维增强水泥制品常温下养护8小时后，进行脱模。
7）对脱模后的纤维增强水泥制品自然干燥1天后，对纤维增强水泥装饰面层表面进行清洁，再均匀喷涂0.5L/m2的无机渗透型混凝土防水剂，喷涂完成后风干30分钟。
8）配置质量百分浓度为2%的无定形纳米二氧化硅悬浊液，在纤维增强水泥装饰面层上喷涂纳米隔离材料悬浊液，喷涂量控制在0.01L/m2，喷涂完成后风干5分钟，在纤维增强水泥装饰面层上形成纳米隔离层。
9）配置质量百分浓度为2%的纳米二氧化钛光触媒悬浊液，用喷枪在喷涂有纳米隔离层后的纤维增强水泥装饰面层均匀喷射制备纳米光催化层，喷涂量控制在0.01L/m2，喷涂完成后风干5分钟。
实施例3:
1）将水泥28kg(28%)、砂子36kg（36%）、金属碎屑20kg（20%）、PU纤维1kg(1%)、苯丙乳液1kg（1%）、水14kg（14%）搅拌均匀后制成纤维增强水泥装饰面层砂浆。
2）将配置好的纤维增强水泥装饰面层砂浆，采用铺设振动法在带有装饰效果的模具中制作好厚度为5mm的纤维增强水泥装饰面层，自然固化60分钟。
3）将水泥30kg（30%）、砂子52kg（52%）、PVA纤维2kg（2%）、聚丙乳液1kg（1%）、粉煤灰1kg（1%）、水14kg（14%）按照下述重量百分配比混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层浆料。
4）将纤维增强水泥结构层浆料配置好后，铺设到具有纤维增强水泥装饰面层的模具中，采用刮板将浆料刮平，然后使用压辊进行辊压密实，制作纤维增强水泥结构层。
5）将碳纤维网铺设到模具中，用压辊进行滚压，使之陷入纤维增强水泥 结构层中。
6）将上述纤维增强水泥制品常温下养护16小时后，进行脱模。
7）对脱模后的纤维增强水泥制品自然干燥3天后，对纤维增强水泥装饰面层表面进行清洁，再均匀喷涂0.3L/m2的有机硅类混凝土防水剂，喷涂完成后风干15分钟。
8）配置质量百分浓度为1%的无定形纳米氧化锌悬浊液，在纤维增强水泥装饰面层上喷涂纳米隔离材料悬浊液，喷涂量控制在0.03L/m2，喷涂完成后风干15分钟，在纤维增强水泥装饰面层上形成纳米隔离层。
9）配置质量百分浓度为1%的纳米二氧化钛光触媒悬浊液，用喷枪在喷涂有纳米隔离层后的纤维增强水泥装饰面层均匀喷射制备纳米光催化层，喷涂量控制在0.03L/m2，喷涂完成后风干15分钟，制备成纳米自洁纤维增强水泥制品。
实施例4：
1）将水泥35kg（35%）、细石子25kg（25%）、贝壳碎屑13kg（13%）、碳纤维1kg（1%）、尼龙纤维0.5kg（0.5%）、液态颜料3kg（3%）、硅丙乳液2kg（2%）、减水剂聚羧酸0.5kg（0.5%）、早强剂三乙醇胺0.3kg（0.3%）、防冻剂碳酸钾0.5kg（0.5%）、缓凝剂四硼酸钠0.2kg（0.2%）、矿粉2kg（2%）、水17kg（17%）搅拌均匀后制成纤维增强水泥装饰面层砂浆。
2）将配置好的纤维增强水泥装饰面层砂浆，采用喷射法在带有装饰效果的模具中制作好厚度为3.5mm的纤维增强水泥装饰面层，自然固化20分钟。
3）将水42kg（42%）、砂子30kg（30%）、玄武岩纤维3kg（3%）、苯丙乳液2kg（2%）、减水剂聚羧酸0.3kg（0.3%）、早强剂三乙醇胺0.3kg（0.3%）、缓凝剂糖蜜0.4kg（0.4%）、增稠剂羟乙基纤维素0.5kg（0.5%）、粉煤灰2.5kg（2.5%）、硅灰2kg（1%）、水17kg（17%）按照下述重量百分配比混合，搅拌均匀制成纤维增强水泥结构层浆料。
4）将纤维增强水泥结构层浆料配置好后，喷射到具有纤维增强水泥装饰面层的模具中，采用刮板将浆料刮平，然后使用压辊进行辊压密实，制作纤维增强水泥结构层。
5）将钢丝网铺设到模具中，用压辊进行滚压，使之陷入纤维增强水泥 结构层中。
6）将上述纤维增强水泥制品常温下养护20小时后，进行脱模。
7）对脱模后的纤维增强水泥制品自然干燥2天后，对纤维增强水泥装饰面层表面进行清洁，再均匀喷涂0.2L/m2的水溶性树脂型混凝土防水剂，喷涂完成后风干10分钟。
8）配置质量百分浓度为0.5%的无定形纳米三氧化二锌悬浊液，在纤维增强水泥装饰面层上喷涂纳米隔离材料悬浊液，喷涂量控制在0.02L/m2，喷涂完成后风干10分，在纤维增强水泥装饰面层上形成纳米隔离层。
9）配置质量百分浓度为0.5%的纳米二氧化钛光触媒悬浊液，用喷枪在喷涂有纳米隔离层后的纤维增强水泥装饰面层均匀喷射制备纳米光催化层，喷涂量控制在0.02L/m2，喷涂完成后自然干燥10分钟，制备成纳米自洁纤维增强水泥制品。
本实用新型纳米自洁纤维增强水泥制品充分利用了制品薄壁大件特征和光触媒表面效应，采用喷射成型的方法在纤维增强水泥制品表面形成纳米活性薄涂层，这种新型结构的应用使纳米材料能够更加有效地发挥光催化作用的同时，降低工业化成本，提高生产效率。本实用新型有利于在大型地标工程的应用，能够把每一个地标建筑都设计成为永久的、有个性特点的、具有环保、美观的艺术作品。
本实用新型纳米自洁纤维增强水泥制品，主要针对在外墙光催化产品上的市场空白，开发出一种新型的纤维水泥基光催化功能产品。产品克服了传统光催化涂料耐候性和防水功能差的缺点，应用到建筑外墙能够保持装饰表面色泽明亮并较之过去更为持久。此外，本产品更能够利用大型薄壁特点，充分发挥太阳能使用效率，提高光催化效果。
本实用新型纳米自洁纤维增强水泥制品制作的产品经过检测达到以下技术指标：力学性能：体积密度≥1.8g/cm3；抗弯极限强度≥14MPa；抗弯比例极限强度≥8MPa；抗冲击性能≥10kJ/m2；收缩率≤0.01；吸水率≤8.0%，抗冻性：25次表面无明显破坏；抗弯极限强度保留率（80℃水浴加速老化养护14d）≥70%，光催化涂层附着力0-1级；光催化性能：自洁功能表征为最小水接触角<72°；耐沾污性能为反射系数下降率<10%。
Claims (2)
1.一种纳米自洁纤维增强水泥制品，其特征在于：包括纤维增强水泥结构层、纤维增强水泥装饰面层、纳米隔离层和纳米光催化层；纤维增强水泥结构层上复合有纤维增强水泥装饰面层，在纤维增强水泥装饰面层上与纳米光催化层之间复合有纳米隔离层；纤维增强水泥结构层和纤维增强水泥装饰面层是在带有造型的模具中复合成型。
2.根据权利要求1所述的纳米自洁纤维增强水泥制品，其特征在于：在纤维增强水泥结构层中铺设有网状增强材料。
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