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随着我国工业化进程的加快以及经济水平的飞速提升,汽车的保有量也逐年提高,在汽车排放的尾气中NOx不仅含量较高,而且是雾霾的组成成分之一。与日俱增的环境压力使得对NOx的治理和净化变得尤为重要。近年来,纳米TiO2被应用于建筑领域降解环境中的NOx以解决雾霾等空气质量问题。由于纳米材料易团聚影响光催化效率,且造价高,所以如何高效发挥其光催化效果受到广大科研人员的关注。本文的研究对象是掺杂了纳米TiO2的水泥砂浆,并利用废弃黏土砖砂和玻璃砂取代水泥砂浆中的天然河砂作为细骨料,通过黏土砖砂多孔的结构和玻璃砂的透光性来提高水泥砂浆的光催化活性,并对其基本的力学和耐久性能以及光催化活性等展开试验研究。
本文分别以0%、20%、40%、60%的黏土砖砂和0%、20%、40%的玻璃砂取代水泥砂浆中的河砂,得到12组配合比,每组配合比中利用20%粉煤灰和5%矿渣替代部分水泥,并掺入胶凝材料总质量3%的纳米TiO2;除此之外,以天然河砂水泥砂浆作为对照组,改变其中纳米TiO2的掺入量以探究其对试件光催化性能的影响效果,并利用软件对试验结果进行函数关系拟合。
基于不同黏土砖砂和玻璃砂取代率对砂浆的基本力学和耐久性能进行试验研究,结果表明:随着黏土砖砂取代率的增加,砂浆的抗压抗折强度先增大后减小,当取代率为40%时,抗压抗折强度提升的最为明显,而随着玻璃砂取代率的增加,砂浆抗压抗折强度均逐渐降低;随着黏土砖砂取代率的增加,砂浆的28天干缩会降低,说明黏土砖砂会抑制砂浆的干缩,玻璃砂与其相反;除此之外,黏土砖砂的掺入会增大砂浆的吸水率和6h导电量,对吸水率和渗透性能造成负面影响,而玻璃砂的掺入会改善吸水率和渗透性能。
基于不同黏土砖砂取代率、玻璃砂取代率和养护龄期,利用自制光催化活性测试设备对水泥砂浆的光催化性能进行试验研究,结果表明:随着黏土砖砂取代率的增加,试件2h光催化降解NOx的效率逐渐上升,当取代率为60%时,光催化效率增加的最多;而随着玻璃砂取代率的增加,光催化效率提升的幅度很小,说明取代率低于40%时玻璃砂的透光性难以发挥;在两种细骨料的共同作用下,砂浆在试验环境下2h光催化降解NOx的效率最高可达88.63%,相比与对照组提高了12.43%;随着养护龄期的进行,试件的光催化性能会变差,且在3~28d降低的幅度较28~90d大;通过对纳米TiO2掺入量和光催化效率的函数关系进行拟合,结果表明该种光催化砂浆具有环保性以及经济性。
基于不同黏土砖砂取代率和养护龄期,对砂浆试样进行孔隙结构分析,结果表明:黏土砖砂的掺入会使砂浆内部的总孔隙体积、孔隙率、平均孔径以及大孔孔径占比变大,这为黏土砖砂对光催化效率的改善提供了依据;而随着龄期的增长,砂浆内部的总孔隙体积、孔隙率、平均孔径会逐渐变小,结构变得更加致密,进而光催化效率会有所降低。可以看出,水泥试件的光催化性能与砂浆内部的总孔隙体积有关,总孔隙体积越大时,试件的光催化性能就越好。
本文分别以0%、20%、40%、60%的黏土砖砂和0%、20%、40%的玻璃砂取代水泥砂浆中的河砂,得到12组配合比,每组配合比中利用20%粉煤灰和5%矿渣替代部分水泥,并掺入胶凝材料总质量3%的纳米TiO2;除此之外,以天然河砂水泥砂浆作为对照组,改变其中纳米TiO2的掺入量以探究其对试件光催化性能的影响效果,并利用软件对试验结果进行函数关系拟合。
基于不同黏土砖砂和玻璃砂取代率对砂浆的基本力学和耐久性能进行试验研究,结果表明:随着黏土砖砂取代率的增加,砂浆的抗压抗折强度先增大后减小,当取代率为40%时,抗压抗折强度提升的最为明显,而随着玻璃砂取代率的增加,砂浆抗压抗折强度均逐渐降低;随着黏土砖砂取代率的增加,砂浆的28天干缩会降低,说明黏土砖砂会抑制砂浆的干缩,玻璃砂与其相反;除此之外,黏土砖砂的掺入会增大砂浆的吸水率和6h导电量,对吸水率和渗透性能造成负面影响,而玻璃砂的掺入会改善吸水率和渗透性能。
基于不同黏土砖砂取代率、玻璃砂取代率和养护龄期,利用自制光催化活性测试设备对水泥砂浆的光催化性能进行试验研究,结果表明:随着黏土砖砂取代率的增加,试件2h光催化降解NOx的效率逐渐上升,当取代率为60%时,光催化效率增加的最多;而随着玻璃砂取代率的增加,光催化效率提升的幅度很小,说明取代率低于40%时玻璃砂的透光性难以发挥;在两种细骨料的共同作用下,砂浆在试验环境下2h光催化降解NOx的效率最高可达88.63%,相比与对照组提高了12.43%;随着养护龄期的进行,试件的光催化性能会变差,且在3~28d降低的幅度较28~90d大;通过对纳米TiO2掺入量和光催化效率的函数关系进行拟合,结果表明该种光催化砂浆具有环保性以及经济性。
基于不同黏土砖砂取代率和养护龄期,对砂浆试样进行孔隙结构分析,结果表明:黏土砖砂的掺入会使砂浆内部的总孔隙体积、孔隙率、平均孔径以及大孔孔径占比变大,这为黏土砖砂对光催化效率的改善提供了依据;而随着龄期的增长,砂浆内部的总孔隙体积、孔隙率、平均孔径会逐渐变小,结构变得更加致密,进而光催化效率会有所降低。可以看出,水泥试件的光催化性能与砂浆内部的总孔隙体积有关,总孔隙体积越大时,试件的光催化性能就越好。