一种基于城市建筑垃圾制备可降解汽车尾气的透水路面材料及其制备方法

1.本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种基于城市建筑垃圾制备可降解汽车尾气的透水路面材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国汽车拥有量持续增加,汽车尾气中的二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物等多种污染物已成为降低我国空气质量的主要因素之一。人们针对汽车尾气造成的危害采取了多种措施,例如鼓励乘坐公共交通,调整汽车动力装置,改善燃油质量,净化发动机机外尾气等。随着建筑材料的发展，绿色环保型路面材料也应用于降解汽车尾气。近年来，国内许多学者对路面材料负载氧化钛降解汽车尾气进行了一系列的研究。tio2光催化降解汽车尾气技术在道路中的应用对降低汽车尾气污染，改善空气质量，保护环境具有积极的作用。
3.申请号为cn201810969986.1的专利提供了一种基于沥青玛蹄脂碎石路面催化降解汽车尾气的方法，采用镧和铜离子作为掺杂剂改性tio2，木质素稳定剂作为吸附剂，利用溶胶-凝胶法制备负载镧-铜共掺杂改性tio2的木质素稳定剂，掺入sma混合料中；然后，评价路用性能和对尾气主要成分的催化降解效果；综合比较sma混合料的路用性能和催化降解试验结果，调整硝酸镧和硫酸铜溶液浓度，经过反复测试，确定负载在木质素稳定剂上tio2的镧和铜最佳掺杂量，用于铺筑具有催化降解汽车尾气功能的sma路面。由上述现有技术可知，在路面材料中添加尾气降解材料可有效改善空气质量，降低汽车尾气污染。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种基于城市建筑垃圾制备可降解汽车尾气的透水路面材料及其制备方法，本发明制得的透水路面材料不仅机械性能好，且具有很好的透水性能，对汽车尾气具有一定的降解效果。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种基于城市建筑垃圾制备可降解汽车尾气的透水路面材料，以重量份计，包括以下组分：
7.水泥200-300份，建筑垃圾再生骨料500-600份，玄武岩纤维2-3份，改性填料5-10份，矿渣粉80-150份，减水剂1-2份，缓凝剂0.5-1份，水50-70份；所述改性填料为酒石酸/壳聚糖改性的纳米氧化钛/zr-mof复合材料。
8.作为上述技术方案的优选，所述水泥为强度等级为42.5r的硅酸盐水泥，所述建筑垃圾再生骨料混凝土再生骨料，其平均粒径为1-2mm，所述玄武岩纤维的直径为2-3μm，平均长度为20-30μm，所述矿渣粉s75级矿渣粉、s95级矿渣粉或s105级矿渣粉。
9.作为上述技术方案的优选，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂，所述缓凝剂为蛋白质类缓凝剂。
10.作为上述技术方案的优选，所述改性填料的制备方法包括以下步骤：
11.(1)将八水氧氯化锆、均苯三甲酸和dmf混合搅拌均匀，然后加入纳米氧化钛，继续搅拌混合，之后将混合液置于反应釜内反应，反应结束后冷却至室温，并将反应釜内的反应液进行过滤，烘干，制得纳米氧化钛/zr-mof复合材料；
12.(2)将壳聚糖溶于酒石酸溶液中，然后加入上述制得的纳米氧化钛/zr-mof复合材料，超声处理，然后过滤，将固体进行干燥，制得改性填料。
13.作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述八水氧氯化锆、均苯三甲酸的质量比为1.5：(0.8-1.1)。
14.作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述纳米氧化钛为锐钛矿型纳米氧化钛，其平均粒径大小为20-30nm；所述纳米氧化钛和八水氧氯化锆的质量比为1：(0.7-0.9)。
15.作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述反应的温度为110-130℃，所述反应的时间为20-30h。
16.作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述酒石酸溶液的质量浓度为9％，所述壳聚糖、酒石酸、纳米氧化钛/zr-mof复合材料的质量比为(0.002-0.003)：0.02:1。
17.作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述超声处理的功率为1000w，超声处理的时间为30-40min。
18.为了更好的理解本发明，本发明还提供了一种基于城市建筑垃圾制备可降解汽车尾气的透水路面材料的制备方法，包括以下步骤：
19.将建筑垃圾再生骨料、玄武岩纤维、改性填料、矿渣粉混合搅拌均匀，然后加入水泥，继续搅拌，加水进行搅拌混合，最后依次加入减水剂、缓凝剂，混合均匀后置于模具内，震荡脱除气泡，压平，自然养护至脱模，制得透水路面材料。
20.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
21.本发明提供的透水路面材料添加了酒石酸/壳聚糖改性的纳米氧化钛/zr-mof复合材料，zr-mof材料具有多维网状结构，其孔隙率高，比表面积大，具有较多的活性位点，可有效吸附尾气；纳米氧化钛则具有一定的光催化性能，可有效降解汽车尾气，达到净化的目的。本发明在制备zr-mof材料过程中加入纳米氧化钛，从而制得纳米氧化钛/zr-mof复合材料，其不仅分散性好，且可有效吸附尾气并将其进行有效降解。为了进一步改善其性能，本发明采用壳聚糖和酒石酸进行改性，壳聚糖分子中具有大量的氨基和羟基，可增强水泥基材料的力学性能，酒石酸含有大量羧基，可与壳聚糖分子中的氨基键合形成稳定的双鳌合网络，从而很好的接枝在纳米氧化钛/zr-mof复合材料表面，提供更多的活性位点，改善材料的机械性能。本发明制得的透水路面材料不仅机械性能好，且具有很好的透水性能，对汽车尾气具有一定的降解效果。
具体实施方式
22.下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
23.实施例1
24.(1)将15g八水氧氯化锆、8g均苯三甲酸和100ml dmf混合搅拌均匀，然后加入18g纳米氧化钛，继续搅拌混合，之后将混合液置于反应釜内120℃下反应20h，反应结束后冷却至室温，并将反应釜内的反应液进行过滤，烘干，制得纳米氧化钛/zr-mof复合材料；
25.(2)将0.02g壳聚糖溶于2.22g质量浓度为9％的酒石酸溶液中，然后加入10g制得的纳米氧化钛/zr-mof复合材料，1000w下超声处理30min，然后过滤，将固体进行干燥，制得改性填料；
26.(3)以重量份计，将500份建筑垃圾再生骨料、2份玄武岩纤维、5份改性填料、80份矿渣粉混合搅拌均匀，然后加入200份硅酸盐水泥，继续搅拌，加50份水进行搅拌混合，最后依次加入1份聚羧酸盐减水剂、0.5份蛋白质类缓凝剂，混合均匀后置于模具内，震荡脱除气泡，压平，自然养护至脱模，制得透水路面材料。
27.实施例2
28.(1)将15g八水氧氯化锆、11g均苯三甲酸和100ml dmf混合搅拌均匀，然后加入18g纳米氧化钛，继续搅拌混合，之后将混合液置于反应釜内120℃下反应30h，反应结束后冷却至室温，并将反应釜内的反应液进行过滤，烘干，制得纳米氧化钛/zr-mof复合材料；
29.(2)将0.03g壳聚糖溶于2.22g质量浓度为9％的酒石酸溶液中，然后加入10g制得的纳米氧化钛/zr-mof复合材料，1000w下超声处理40min，然后过滤，将固体进行干燥，制得改性填料；
30.(3)以重量份计，将600份建筑垃圾再生骨料、3份玄武岩纤维、10份改性填料、150份矿渣粉混合搅拌均匀，然后加入300份硅酸盐水泥，继续搅拌，加70份水进行搅拌混合，最后依次加入2份聚羧酸盐减水剂、1份蛋白质类缓凝剂，混合均匀后置于模具内，震荡脱除气泡，压平，自然养护至脱模，制得透水路面材料。
31.实施例3
32.(1)将15g八水氧氯化锆、9g均苯三甲酸和100ml dmf混合搅拌均匀，然后加入18g纳米氧化钛，继续搅拌混合，之后将混合液置于反应釜内120℃下反应22h，反应结束后冷却至室温，并将反应釜内的反应液进行过滤，烘干，制得纳米氧化钛/zr-mof复合材料；
33.(2)将0.025g壳聚糖溶于2.22g质量浓度为9％的酒石酸溶液中，然后加入10g制得的纳米氧化钛/zr-mof复合材料，1000w下超声处理35min，然后过滤，将固体进行干燥，制得改性填料；
34.(3)以重量份计，将550份建筑垃圾再生骨料、2.5份玄武岩纤维、6份改性填料、90份矿渣粉混合搅拌均匀，然后加入220份硅酸盐水泥，继续搅拌，加55份水进行搅拌混合，最后依次加入1.5份聚羧酸盐减水剂、0.6份蛋白质类缓凝剂，混合均匀后置于模具内，震荡脱除气泡，压平，自然养护至脱模，制得透水路面材料。
35.实施例4
36.(1)将15g八水氧氯化锆、10g均苯三甲酸和100ml dmf混合搅拌均匀，然后加入18g纳米氧化钛，继续搅拌混合，之后将混合液置于反应釜内120℃下反应25h，反应结束后冷却至室温，并将反应釜内的反应液进行过滤，烘干，制得纳米氧化钛/zr-mof复合材料；
37.(2)将0.03g壳聚糖溶于2.22g质量浓度为9％的酒石酸溶液中，然后加入10g制得的纳米氧化钛/zr-mof复合材料，1000w下超声处理40min，然后过滤，将固体进行干燥，制得改性填料；
38.(3)以重量份计，将570份建筑垃圾再生骨料、2份玄武岩纤维、7份改性填料、100份矿渣粉混合搅拌均匀，然后加入250份硅酸盐水泥，继续搅拌，加60份水进行搅拌混合，最后依次加入1份聚羧酸盐减水剂、0.7份蛋白质类缓凝剂，混合均匀后置于模具内，震荡脱除气
泡，压平，自然养护至脱模，制得透水路面材料。
39.实施例5
40.(1)将15g八水氧氯化锆、11g均苯三甲酸和100ml dmf混合搅拌均匀，然后加入18g纳米氧化钛，继续搅拌混合，之后将混合液置于反应釜内120℃下反应20h，反应结束后冷却至室温，并将反应釜内的反应液进行过滤，烘干，制得纳米氧化钛/zr-mof复合材料；
41.(2)将0.03g壳聚糖溶于2.22g质量浓度为9％的酒石酸溶液中，然后加入10g制得的纳米氧化钛/zr-mof复合材料，1000w下超声处理40min，然后过滤，将固体进行干燥，制得改性填料；
42.(3)以重量份计，将500份建筑垃圾再生骨料、3份玄武岩纤维、10份改性填料、100份矿渣粉混合搅拌均匀，然后加入300份硅酸盐水泥，继续搅拌，加50份水进行搅拌混合，最后依次加入2份聚羧酸盐减水剂、1份蛋白质类缓凝剂，混合均匀后置于模具内，震荡脱除气泡，压平，自然养护至脱模，制得透水路面材料。
43.对比例
44.(1)将15g八水氧氯化锆、11g均苯三甲酸和100ml dmf混合搅拌均匀，然后加入18g纳米氧化钛，继续搅拌混合，之后将混合液置于反应釜内120℃下反应20h，反应结束后冷却至室温，并将反应釜内的反应液进行过滤，烘干，制得纳米氧化钛/zr-mof复合材料；
45.(2)以重量份计，将500份建筑垃圾再生骨料、3份玄武岩纤维、10份纳米氧化钛/zr-mof复合材料、100份矿渣粉混合搅拌均匀，然后加入300份硅酸盐水泥，继续搅拌，加50份水进行搅拌混合，最后依次加入2份聚羧酸盐减水剂、1份蛋白质类缓凝剂，混合均匀后置于模具内，震荡脱除气泡，压平，自然养护至脱模，制得透水路面材料。
46.下面对上述实施例以及对比例中的透水路面材料进行性能测试，结果如表1所示。
47.表1
[0048][0049]
[0050]
从上述测试结果来看，本发明制得的路面材料不仅具有很好的透水性能，且可有效降解汽车尾气。此外，壳聚糖/酒石酸复合改性的纳米氧化钛/zr-mof复合材料的加入更好的改善了透水路面材料的力学性能。
[0051]
此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。