[发明专利]一种具有光催化降解功能的轻质沥青混合料制备方法

说明书

技术领域

本发明是一种利用轻质集料多孔性能负载纳米二氧化钛(TiO₂)制备具有光催化功能的轻质沥青混合料，属于路面材料技术领域。

背景技术

机动车的排放是大气主要污染源之一，其排放的大量氮氧化物，碳氧化物和HC化合物，对人类自身健康及其生存环境会造成严重的危害。但由于机动车保有量的迅速增加，汽车尾气排放总量日益增多。因此，如何更有效地净化机动车排放污染物已成为国内外研究的热点。纳米光催化净化措施作为21世纪的一种新兴的环保技术，现已被广泛地应用到环境治理中。在众多光催化材料中，纳米TiO₂因其特殊的光电特性以及较大的比表面积被越来越多的应用于空气净化、污水处理等方面。

由于汽车尾气在排放的过程中首先接触到路面，且随热量的快速散失在流动中下沉并趋向于路面，如果将纳米TiO₂光催化材料应用于路面工程中，汽车尾气很容易接触并吸附到纳米TiO₂的表面，在光照条件下，可以将汽车尾气中的CO、HC、NO_x等成分相应地生成为碳酸盐、硝酸盐等，从而实现降解汽车尾气的功能。因此，利用道路路面集料负载纳米材料来净化机动车排放污染物是一种可行的方法。

虽然纳米TiO₂粉体光催化剂催化活性高，但是当作为一种无机材料掺杂到沥青混合料中时，还存在一些问题有待解决。首先，由于沥青基材本身是一种由多种混合物组成的有机高分子聚合物，具有亲油憎水的特点，与纳米TiO₂材料亲水憎油的特性互为矛盾，如直接提高TiO₂负载量，会影响沥青混合料路用性能；其次，纳米TiO₂的比表面积大，比表面能高，是热力学不稳定体系，由于范德华力和库仑力的存在促使表面粒子相互靠拢，形成硬团聚和软团聚，最终致使纳米TiO₂失去颗粒应有的功能和物理性质；最后，由于沥青结构致密，尾气基本上不能透入内部，并且沥青的颜色为黑色，对光线有较强的吸收作用和较弱的透光性，大大减弱了到达位于沥青混合料内部的光催化材料的光强，沥青混合料内部的光催化剂不能充分的接触反应物质和紫外光，只有表面极少量的光催化剂发挥微弱的光催化活性。

随着高性能轻质集料的发展，吸水率低、强度高、比重低于普通集料的轻质集料越来越多的应用于沥青路面铺筑工程中，而轻质集料的多孔特性恰好为负载纳米TiO₂粉体提供了条件。因此，可以考虑选择一部分轻质集料代替普通集料作为纳米TiO₂的载体。轻质集料替代普通集料不仅能改善沥青混凝土抗滑性能、抗车辙性能和水稳定性，提高弹性，并能减轻沥青混凝土的质量。同时，多孔轻质集料作为吸附载体，以纳米TiO₂为光催化材料，采用真空浸入法将纳米TiO₂吸附于多孔轻质集料的孔隙结构中，提高沥青路面中纳米TiO₂的负载量和改善降解汽车尾气效果，同时可提高纳米TiO₂粉体在沥青混合料中分散性，减少对沥青路面使用性能影响。

所以，本发明先利用轻质集料的多孔性能，以轻质集料为载体，以改进沥青路面负载纳米TiO₂的方法，避免了直接掺加纳米TiO₂带来的分散不均匀造成的光催化效率低以及无机材料自身的亲水憎油性影响沥青路面路用性能的问题，对提高沥青路面负载纳米TiO₂掺量比例，充分利用纳米TiO₂的光催化性能净化空气质量具有重要的现实意义。

发明内容

(1)技术问题

本发明是一种利用轻质集料多孔性能负载纳米二氧化钛(TiO2)制备具有光催化功能的轻质沥青混合料，解决目前沥青混合料负载纳米TiO₂分散效果差、掺量比例低、光催化效率低、降解效果差的问题。弥补了由于无机纳米TiO₂本身的亲水憎油性导致的沥青混合料路用性能降低的缺陷。

(2)技术方案