本發(fā)明涉及一種自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料，屬于混凝土應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

混凝土由于其抗壓強(qiáng)度高，取材容易，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單而被廣泛應(yīng)用到建筑工程，但是由于它抗拉強(qiáng)度低，韌性低，自重大且易沾上污染物等缺點(diǎn)已經(jīng)不能很好地滿足人們對(duì)建材的要求。

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)混凝土性能有了新的要求，并作出了相應(yīng)的研究。

纖維混凝土是以混凝土為基體，以纖維為增強(qiáng)材料所制成的水泥復(fù)合基材料總稱。通過(guò)摻入纖維可以改良混凝土的力學(xué)性能。美國(guó)密西根大維克多·李教授團(tuán)隊(duì)使用聚乙烯醇纖維增強(qiáng)技術(shù)，首次獲得了高韌性水泥基復(fù)合材料【Li Vc.On engineered cementitious composites(ECC)[J],J.Adv.Concr.Technol.2003,1(3):201-203】。國(guó)內(nèi)，徐世烺教授團(tuán)隊(duì)也采用了高強(qiáng)高彈模纖維研制出了一種高韌性水泥基復(fù)合材料【發(fā)明專利CM 101665342A】。纖維混凝土具有良好的抗拉、抗裂特性，但其自重過(guò)大且不具備自清潔功能。

Italcementi水泥集團(tuán)在混凝土中摻入了二氧化鈦，研制出自清潔混凝土，可以分解混凝土表面的污物。臧軍等人公布了一種自清潔混凝土專用外加劑及其制備方法【發(fā)明專利CN 102674737A】。

張雪松公布了一種EPS輕集料混凝土【張雪松一種EPS輕集料混凝土及其制備方法發(fā)明專利CN 102875181A】。EPS輕集料混凝土具有良好的保溫隔熱的性能，與普通泡沫混凝土比較，EPS輕集料混凝土的滲透性較低，可以有效地防止液體的滲透。

但長(zhǎng)期以來(lái)，大多數(shù)混凝土技術(shù)只著重于改善混凝土的一種性能，而忽視了其它缺陷，從而限制了混凝土的使用范圍。

專利申請(qǐng)?zhí)?01410390127.9公布了一種自清潔高韌性水泥基復(fù)合材料，這種材料具有良好的抗拉、抗裂特性，同時(shí)具有白清潔功能?？蓮V泛應(yīng)用于房屋建筑、道橋工程以及國(guó)防工程等領(lǐng)域,社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著。但是其自重過(guò)大，在應(yīng)用于實(shí)際工程中會(huì)使建筑物質(zhì)量過(guò)大，導(dǎo)致建筑物的承重結(jié)構(gòu)負(fù)重過(guò)大。為了解決這一問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)一種自清潔輕質(zhì)防滲高韌性混凝土。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料，該材料不僅具有輕質(zhì)的特點(diǎn)，還具有抗拉、自清潔的功能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括原料和添加劑，原料包括水泥、粉煤灰、水、精細(xì)沙、減水劑；添加劑包括納米二氧化鈦、短纖維、EPS顆粒。原料為該復(fù)合材料的基本組成，添加劑為該復(fù)合材料的功能性組成。添加劑均勻填充在原料中。

各原料的質(zhì)量比如下，水泥：粉煤灰：水：精細(xì)沙：減水劑＝1：(1.9～2.2)：(0.8～1.1)：(0.7～1.0)：(0.01～0.03)。納米二氧化鈦摻量為混凝土總體積的1％～5％，短纖維摻量為混凝土總體積的2％～4％，EPS顆粒為混凝土總體積的15％～20％。

所述短纖維為PVA短纖維與鋼纖維的組合，短纖維的長(zhǎng)度為5.0mm～20.0mm，PVA纖維和鋼纖維的體積比為5:1。

所述納米二氧化鈦為納米銳鈦型二氧化鈦。

所述EPS顆粒即聚苯乙烯球狀顆粒的粒徑為3mm～5mm。

本發(fā)明所提供的自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料的制備方法如下：

具體步驟：按照設(shè)計(jì)比例將水泥、粉煤灰、精細(xì)沙、減水劑、自清潔組分納米二氧化鈦、EPS顆粒加入攪拌機(jī)中，攪拌2-3分鐘使之分散均勻，后按照設(shè)計(jì)比例加入水，攪拌4-5分鐘制成漿液；最后加入短纖維，再攪拌3-4分鐘，即得到自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的水泥基復(fù)合材料具有以下有益效果：

1)輕質(zhì)。

本發(fā)明的自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料的密度為普通混凝土密度的70％，改善了普通混凝土自重過(guò)大的問(wèn)題。

2)材料力學(xué)性能好。

本發(fā)明的自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料由于加入了纖維，能夠有效地提高輕質(zhì)混凝土的抗拉能力，改善輕質(zhì)混凝土的受力性能。

3)具有自清潔功能。

本發(fā)明的自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料由于加入納米二氧化鈦，可以使附著在混凝土表面上的有機(jī)污染物在紫外線的作用下及時(shí)降解且這些降解物可以被雨水沖刷掉，使混凝土表面始終保持清潔。

4)隔聲隔震性能好、滲透性低。

本發(fā)明的自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料相對(duì)于普通泡沫混凝土有較好的防滲性。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明的自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料，其基體材料組分和質(zhì)量比：

水泥：粉煤灰：水：精細(xì)沙：減水劑＝1：2.100：0.928：0.744：0.015。

納米二氧化鈦摻量為混凝土總體積的1.5％，短纖維摻量為混凝土總體積的2.5％，EPS顆粒為混凝土總體積的15％，基體混凝土占混凝土總體積的81％。

具體步驟：按照上述比例將水泥、粉煤灰、精細(xì)沙、減水劑、自清潔組分納米二氧化鈦、EPS顆粒加入攪拌機(jī)中攪拌2分鐘使之分散均勻，后按照一定的比例加入水，攪拌5分鐘制成漿液；最后加入纖維，再攪拌3分鐘，即可得到自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料。

實(shí)施例2

本發(fā)明的自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料，其基體材料組分和質(zhì)量比：

水泥：粉煤灰：水：精細(xì)沙：減水劑＝1：2.080：0.930：0.744：0.025。

納米二氧化鈦摻量為混凝土總體積的3％，短纖維摻量為混凝土總體積的2.5％，EPS顆粒占混凝土總體積的15％，基體混凝土占混凝土總體積的79.5％。

具體步驟：按照上述比例將水泥、粉煤灰、精細(xì)沙、減水劑、自清潔組分納米二氧化鈦、EPS顆粒加入攪拌機(jī)中攪拌2分鐘使之分散均勻，后按照一定的比例加入水，攪拌5分鐘制成漿液；最后加入纖維，再攪拌3分鐘，即可得到自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料。

本發(fā)明中由于用EPS顆粒代替粗骨料，使得混凝土的密度只有普通混凝土的70％，而在混凝土中添加了纖維材料使得混凝土的抗拉，抗壓性能得到了一定的改善，混凝土的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到20Mpa，其抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到2.1Mpa，且在試件受到?jīng)_擊時(shí)，表現(xiàn)出良好的韌性。

EPS顆粒在該自清潔輕質(zhì)防滲高韌性水泥基復(fù)合材料中的體積設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，EPS顆粒填充的體積過(guò)大導(dǎo)致該混凝土松散導(dǎo)致抗震能力不足；EPS顆粒填充的體積太小，導(dǎo)致該混凝土密實(shí)導(dǎo)致其自重過(guò)大，輕質(zhì)特性大大降低；本發(fā)明提出納米二氧化鈦、短纖維與EPS顆粒摻合在將水泥原料基體中，優(yōu)化的配合比能有效保障水泥基復(fù)合材料的輕質(zhì)、高韌且具有自清潔功能，實(shí)現(xiàn)綠色施工。

在應(yīng)用本發(fā)明制成試件，在自清潔試驗(yàn)中，本發(fā)明的試件的室外降解率達(dá)到了75％，體現(xiàn)出良好的自清潔能力。