[发明专利]一种混晶纳米TiO2

说明书

本发明公开一种混晶纳米TiO₂增强的水泥砂浆及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。所述复合砂浆由以下原料制备得到，各原料及其质量百分比为：水泥10％～20％、标准砂55％～70％、混晶纳米TiO₂ 1％～10％、硅酸钠其添加量为0.01～0.75％，水为5～25％，所有原料质量百分比之和为100％，其中，硅酸钠作为混晶纳米TiO₂的分散剂。所述混晶纳米TiO₂为板钛矿、锐钛矿、金红石三种晶体中的两种或者三种组成；本发明首次发现将板钛矿、锐钛矿、金红石三种晶型中的两种或者三种按一定比例混合形成的混晶添加到水泥砂浆中可以显著提高其力学性能并赋予水泥砂浆环境净化功能。

技术领域

本发明涉及一种混晶纳米TiO₂增强的水泥砂浆及其制备方法，属于建筑材料制备技术领域。

背景技术

水泥砂浆是土木领域中非常重要的工程材料，以砂作集料，与水按一定比例配合，经搅拌而成。随着现代科学技术的快速发展，人们对水泥砂浆性能的要求日益提升。传统的水泥砂浆具有抗拉强度低、脆性大和功能单一等缺点，已经难以满足现代生产、生活需求，固而现代水泥砂浆需要逐步向高性能、多功能方向发展。我国目前提升水泥砂浆性能是以硅酸盐水泥和砂作为基体材料添加不同的纳米颗粒包括纳米SiO₂、纳米TiO₂等以及碳纳米管、氧化石墨烯等物质。

纳米TiO₂颗粒由于其物化性质稳定并且对环境无害，在目前所研究的纳米材料中扮演着重要的角色。TiO₂有三种晶体结构，分别是锐钛矿相、板钛矿相、金红石相，其组成的基本单位都是Ti-O₆八面体结构。TiO₂的优异性使其作为重要的工业原料应用于不同基体改性。此外，纳米TiO₂虽然不会直接与水泥基体发生火山灰反应，但是其纳米级颗粒尺寸会对水泥基体的水化硬化过程和材料的基本性能产生重要的影响。但是纳米TiO₂颗粒增强复合砂浆的性能不理想，因此，需要寻找进一步提高复合砂浆性能的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混晶纳米TiO₂增强的水泥砂浆，以硅酸盐水泥为主要胶凝材料，通过掺不同晶型以及不同质量百分比的纳米TiO₂进行改性，来获取满足高性能、多功能、绿色要求的水泥基复合材料，所述复合砂浆由以下原料制备得到：水泥10％～20％、标准砂55％～70％、混晶纳米TiO₂ 1％～10％、硅酸钠其添加量为 0.01～0.75％，水为5～25％，所有原料质量百分比之和为100％。

所述混晶纳米TiO₂由板钛矿、锐钛矿、金红石三种晶体中的两种或者三种组成，对于两种晶体组成的混晶：板钛矿与锐钛矿的质量比为：1:4～5:5，板钛矿与金红石混晶的质量比为：1:9～9:1，锐钛矿与金红石的质量比为：1:4～4:1，对于三种晶体组成的混晶，板钛矿、锐钛矿、金红石的质量比为：2:3:6～4:5:1。

优选的，本发明所述标准砂由1.0nm～2.0nm的粗砂、0.5nm～ 1.0nm的中砂、0.08nm～0.50nm的细砂均匀组成；所述水泥为强度等级为42.5R、52.5的灰色普通硅酸盐水泥。

优选的，本发明所述混合纳米TiO₂晶体尺寸为5nm-200nm，混晶纳米TiO₂中各种晶型纳米TiO₂尺寸可以是相同的一个尺寸，也可以是由不同尺寸的不同晶型晶体混合在一起组成。

本发明的另一目的在于提供所述混晶纳米TiO₂增强的复合砂浆的制备方法，具体包括以下步骤：