CZ33848U1

CZ33848U1 -

Info

Publication number: CZ33848U1
Application number: CZ201937076U
Authority: CZ
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-03-10

Description

Fotokatalyticky aktivní prášková přísada do betonu

Oblast techniky

Užitný vzor se týká složení práškové přísady do betonu, v němž přísada zajišťuje fotokatalytickou samočisticí a desinfekční funkci.

Dosavadní stav techniky

Inovace spočívá ve využití tzv. heterogenní fotokatalýzy [Understanding T1O2 Photocatalysis: Mechanisms and Materials. Jenny Schneider, Masaya Matsuoka, Masato Takeuchi, Jinlong Zhang,Yu Horiuchi, Masakazu Anpo, Detlef W. Bahnemann: Chem. Rev. 2014, 114, 99199986], Jejím působením dochází na povrchu fotokatalyzátoru vystaveném ultrafialovému záření, např. sluncem ozařovaných částicích či vrstvách fotoaktivní formy oxidu titaničitého, k postupné oxidativní degradaci organických látek, včetně mikroorganismů. Nakonec se i ty nejsložitější a nej stabilnější organické struktury přemění na neškodné jednoduché anorganické sloučeniny, jimiž jsou oxid uhličitý, voda a příslušné minerální kyseliny. Tyto fyzikálně chemické děje jsou založeny na pohlcování fotonů v polovodičové elektronové struktuře fotokatalyzátoru, čímž vznikají dvojice oddělených kladných a záporných nábojů. Tyto náboje se zčásti zachytí na povrchu fotokatalyzátoru, kde následně buď přímo oxidují resp. redukují přítomné molekuly organických sloučenin resp. kyslíku, nebo se transformují na vysoce reaktivní radikály, které poté atakují organické látky ve svém okolí. Těmito primárními redoxními ději fotogenerovaných nábojů se zahájí složitý sled radikálových reakcí, které za významné účasti molekulárního kyslíku přítomného ve vzduchu postupně přemění přítomné organické sloučeniny až na zmíněné konečné anorganické produkty. Fotokatalyticky upravené povrchy jsou proto působením slunečního svitu průběžně zbavovány organických komponent adsorbovaných ze vzduchu. Jde např. o všudypřítomné zplodiny spalování, které na běžných površích vytvářejí lepkavý povlak, na němž pevně ulpívají prachové částice, jež povrch špiní. V případě fotokatalytické úpravy k tomu nedochází a povrch zůstává i v exponovaných lokalitách dlouhodobě čistý, a to průběžným odstraňováním usazujících se nečistot a prevencí růstu řas a jiných mikroorganismů.

Nežádoucím vedlejším účinkem u některých aplikací fotokatalyzátorů je tzv. samodestrukční fotokatalytický efekt, v jehož důsledku dochází působením fotokatalyzátoru přítomného ve struktuře daného materiálu k degradaci v něm obsažených organických komponent. Například u fotokatalytických nátěrových hmot dochází v důsledku tohoto efektu k jejich „křídování“ a pozvolné ztrátě barevnosti v důsledku rozkladu molekul organických pigmentů. Za účelem potlačení fotokatalytického samodestrukčního efektu u nátěrových hmot byla vyvinuta kompozitní soustava složená z fotokatalyzátoru a pojivá, přičemž fotokatalyzátorem jsou částice fotoaktivní formy oxidu titaničitého a pojivém částice oxidu křemičitého. Vhodnou volbou poměru částic T1O2 a S1O2 dochází ke vzniku kompozitních útvarů, v nichž je centrální částice T1O2 obklopena obalem tvořeným částicemi S1O2. Testy urychleného stárnutí prokázaly, že kompozitní soustavy TÍO2/S1O2 si zachovávají vysokou fotokatalytickou aktivitu vůči menším molekulám běžných usazených i plynných polutantů (těkavé organické sloučeniny, popř. oxidy dusíku), ale zároveň mají výrazně potlačenou schopnost fotokatalyticky odbourávat velké organické molekuly obsažené ve vlastním materiálu (např. polymemí pojivá nátěrových hmot).

Podstata technického řešení

Při přípravě inovativních betonů s fotokatalytickou samočisticí a desinfekční fúnkcí byla použita jiná původní strategie. Základní složkou kompozice inovativních betonů je křemenný písek, na jehož zma je nanesena pevně chemicky vázaná povrchová fotoaktivní vrstva kompozitu TÍO2/S1O2 v koncentracích 0,05 až 15% hmotnostních. Zma takovéhoto „fotokatalytického“

- 1 CZ 33848 UI písku vystavená na povrchu betonu slunečnímu záření pak vykazují fotoaktivitu dostačující kjeho samočištění adesinfekci. Díky lokalizaci fotokatalytické vrstvy na povrchu křemenných zrn je však zároveň potlačen samodestrukční fotokatalytický efekt, čímž se řádově zpomaluje degradace organických přísad betonů.

Nové řešení fotokatalyticky aktivní práškové přísady do betonuje tvořeno směsí s obsahy 0,2 až 22 % hmotnostních cementu, 0,01 až 8 % hmotnostních korundového fíleru, 2,88 až 6 % hmotnostních křemičitého úletu, 0,1 až 60 % hmotnostních jemně mletého vápence, 0,01 až 4 % hmotnostních redispergovatelné polymemí přísady, 0,01 až 2% hmotnostních polymemích vláken a 28 až 67% hmotnostních křemenného písku tvořeného zrny, na nichž je nanesena fotoaktivní vrstva kompozitu TÍO2/SÍO2. Fotokatalyticky aktivní prášková přísada do betonu je tvořena křemenným pískem obsahujícím zrna velikostí 0,01 až 2 mm, na nichž je nanesena vrstva fotoaktivního kompozitu TÍO2/SÍO2 v koncentracích 0,05 až 15% hmotnostních, vztaženo na výslednou hmotnost fotokatalyticky upraveného písku.

Příklady uskutečnění technického řešení

V příkladech se popisuje složení fotokatalyticky aktivní práškové přísady do betonu, v němž přísada zajišťuje fotokatalytickou samočisticí a desinfekční funkci.

Příklad 1

Do směsi tvořené 22 % hmotnostními cementu, 8 % hmotnostními korundového fíleru, 2,88 % hmotnostního křemičitého úletu, 0,1 % hmotnostního jemného vápence, 0,01 % hmotnostního polymemích vláken a 0,01 % hmotnostního redispergovatelné polymemí přísady bylo pomalu do homogenního stavu zamícháno 67 % hmotnostních křemenného písku tvořeného zrny o velikostech 0,01 až 2 mm, na nichž byl nanesen fotoaktivní kompozit TÍO2/SÍO2 v koncentraci 0,05 % hmotnostního, vztaženo na výslednou hmotnost fotokatalyticky upraveného písku.

Příklad 2

Do směsi tvořené 0,2 % hmotnostního cementu, 0,01 % hmotnostního korundového fíleru, 6 % hmotnostními křemičitého úletu, 59,79 % hmotnostního jemného vápence, 2 % hmotnostními polymemích vláken a 4 % hmotnostními redispergovatelné polymemí přísady bylo pomalu do homogenního stavu zamícháno 28 % hmotnostních křemenného písku tvořeného zrny o velikostech 0,01 až 2 mm, na nichž byl nanesen fotoaktivní kompozit TÍO2/SÍO2 v koncentraci 15 % hmotnostních, vztaženo výslednou hmotnost fotokatalyticky upraveného písku.

Průmyslová využitelnost

Fotoaktivní beton lze využít pro sjednocení a finalizaci povrchů betonových konstrukcí za účelem získání povrchových fotokatalytických samočisticích a desinfekčních vlastností. Fotoaktivní beton lze využít pro finalizaci povrchů všech typů betonových prvků nebo betonových prefabrikátů za účelem získání povrchových fotokatalytických samočisticích a desinfekčních vlastností, a to jak v interiéru, tak i exteriéru. Fotoaktivní vlastnosti těchto betonů, tedy zejména samočisticí a desinfekční fúnkce, jsou umožněny dopadem UV záření na jejich povrch, v exteriéru se jedná o UV záření obsažené v denním světle, v interiéru je pak vhodné instalovat zdroje UV záření (například UV - LED světla).

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Fotokatalyticky aktivní prášková přísada do betonu, vyznačující se tím, že je tvořena směsí 0,2 až 22 % hmotnostních cementu, 0,01 až 8 % hmotnostních korundového fileru, 3 až 6 % hmotnostních křemičitého úletu, 0,1 až 60 % hmotnostních jemně mletého vápence, 0,01 až 4 % hmotnostních redispergovatelné polymemí přísady, 0,01 až 2 % hmotnostních polymemích ίο vláken a 28 až 67 % hmotnostních křemenného písku tvořeného zrny, na nichž je nanesena fotoaktivní vrstva kompozitu TÍO2/SÍO2.
2. Fotokatalyticky aktivní prášková přísada do betonu podle nároku 1, vyznačující se tím, že křemenný písek obsahuje zma velikostí 0,01 až 2 mm, na nichž je nanesena vrstva fotoaktivního 15 kompozitu TÍO2/SÍO2 v koncentracích 0,05 až 15 % hmotnostních, vztaženo na výslednou hmotnost fotokatalyticky upraveného písku.