[發明專利]一種具有抗微生物侵蝕性能的水泥基復合材料

在審

• 申請號: 202110093917.0
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112919860A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 韓寶國;李禎;董素芬;歐進萍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B111/20;C04B103/67
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 張玉瑩;李馨

本發明提供的具有抗微生物侵蝕性能水泥基復合材料采用納米二氧化鈦作為功能填料，解決了以往殺菌劑摻入導致水泥基材料力學性能下降的問題。而且，本發明提供的具有抗微生物侵蝕性能水泥基復合材料對微生物的抑制率和滅殺率遠高于現有的水泥基復合材料。另外，該種水泥基復合材料具有抗微生物侵蝕性能長效、抗微生物侵蝕范圍廣泛以及對人體無害的優勢。將該種水泥基復合材料應用于存在大量微生物的污水管道、排水管道、凈水廠沉淀池/過濾池以及海洋結構物中，有利于提高結構物的抗微生物侵蝕性能，延長結構物的使用壽命，降低結構物的全壽命周期成本。此外，將該種水泥基復合材料應用于凈水系統可以起到凈化水的作用。在醫院、住宅、學校以及辦公場所等基礎設施應用該種水泥基復合材料，可能起到滅殺病毒、防止病毒傳播和繁殖的作用。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，具體涉及功能性水泥基復合材料，特別涉及具有抗微生物侵蝕性能的水泥基復合材料。

背景技術

在自然界特別是污水管網、排水管網、凈水廠以及海洋環境中存在著大量的微生物，如硫桿菌、硝化菌以及硫酸鹽還原菌等。在有氧環境下，硫桿菌和硝化菌可以通過生化反應將水中的醇類和氨氣分別轉化為硫酸和硝酸對水泥基材料進行腐蝕，在厭氧環境下，硫酸鹽還原菌可以將硫酸鹽轉化為硫酸對水泥基材料進行腐蝕，因此，在污水管網、排水管網、凈水廠以及海洋環境中的水泥基材料結構除了受到物理侵蝕和化學侵蝕之外，還會受到微生物侵蝕。有學者研究發現將殺菌劑作為功能填料摻入到水泥基材料中可以通過殺菌劑的殺菌作用來提高水泥基材料的抗生物侵蝕性能，但是殺菌劑的摻入通常會導致水泥基材料力學性能下降([1]Kong L.，Zhang B.，Fang J. Study on the applicability ofbactericides to prevent concrete microbial corrosion[J]. ConstructionBuilding Materials.2017，149：1-8.[2]Aviam O.，Barnes G.，Zeiri Y.，et al.Accelerated biodegradation of cement by sulfur-oxidizing bacteria as abioassay for evaluating immobilization of low-level radioactive waste[J].Applied and Environmental Microbiology.2004，70(10)：6031-6036.)。

本發明將納米二氧化鈦作為功能填料摻入到水泥基材料中可以使水泥基復合材料對表面微生物抑制率和滅殺率分別達到80.93％和37.35％，顯著提高了水泥基復合材料的抗生物侵蝕性能。同時，納米二氧化鈦可以增大水泥基材料的密實度，促進水泥基材料的水化并提高水泥基材料中水化產物水化硅酸鈣凝膠的聚合度，因此，納米二氧化鈦的摻入會提高水泥基材料的力學性能，解決了以往殺菌劑摻入導致水泥基材料力學性能下降，不利于水泥基復合材料應用的問題。

此外，納米二氧化鈦填料不溶于水、長效殺菌且可用于食品添加，這使得納米二氧化鈦復合水泥基材料具有長效的抗微生物侵蝕性能，并且不會對人體產生損害。將該種具有抗微生物侵蝕性能的水泥基復合材料應用于存在大量微生物的污水管道、排水管道、凈水廠沉淀池/過濾池以及海洋結構物中，有利于提高結構物的抗微生物侵蝕性能，延長結構物的使用壽命，降低結構物的全壽命周期成本。此外，將該種具有抗微生物侵蝕性能的水泥基復合材料應用于凈水系統可以起到凈化水的作用。病毒威脅著人類生命和健康，在醫院、住宅、學校以及辦公場所等基礎設施應用該種具有抗微生物侵蝕性能的水泥基復合材料，可能起到滅殺病毒、防止病毒傳播和繁殖的作用。

發明內容

針對以上技術問題，本發明的目的是提供一種具有抗微生物侵蝕性能的水泥基復合材料，通過納米二氧化鈦的殺菌性能和其對水泥基材料力學性能的增強作用，解決以往殺菌劑摻入導致水泥基材料力學性能下降的問題。

本發明采用的技術手段如下：