[发明专利]一种具有抗微生物侵蚀性能的水泥基复合材料

说明书

本发明提供的具有抗微生物侵蚀性能水泥基复合材料采用纳米二氧化钛作为功能填料，解决了以往杀菌剂掺入导致水泥基材料力学性能下降的问题。而且，本发明提供的具有抗微生物侵蚀性能水泥基复合材料对微生物的抑制率和灭杀率远高于现有的水泥基复合材料。另外，该种水泥基复合材料具有抗微生物侵蚀性能长效、抗微生物侵蚀范围广泛以及对人体无害的优势。将该种水泥基复合材料应用于存在大量微生物的污水管道、排水管道、净水厂沉淀池/过滤池以及海洋结构物中，有利于提高结构物的抗微生物侵蚀性能，延长结构物的使用寿命，降低结构物的全寿命周期成本。此外，将该种水泥基复合材料应用于净水系统可以起到净化水的作用。在医院、住宅、学校以及办公场所等基础设施应用该种水泥基复合材料，可能起到灭杀病毒、防止病毒传播和繁殖的作用。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及功能性水泥基复合材料，特别涉及具有抗微生物侵蚀性能的水泥基复合材料。

背景技术

在自然界特别是污水管网、排水管网、净水厂以及海洋环境中存在着大量的微生物，如硫杆菌、硝化菌以及硫酸盐还原菌等。在有氧环境下，硫杆菌和硝化菌可以通过生化反应将水中的醇类和氨气分别转化为硫酸和硝酸对水泥基材料进行腐蚀，在厌氧环境下，硫酸盐还原菌可以将硫酸盐转化为硫酸对水泥基材料进行腐蚀，因此，在污水管网、排水管网、净水厂以及海洋环境中的水泥基材料结构除了受到物理侵蚀和化学侵蚀之外，还会受到微生物侵蚀。有学者研究发现将杀菌剂作为功能填料掺入到水泥基材料中可以通过杀菌剂的杀菌作用来提高水泥基材料的抗生物侵蚀性能，但是杀菌剂的掺入通常会导致水泥基材料力学性能下降([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.)。

本发明将纳米二氧化钛作为功能填料掺入到水泥基材料中可以使水泥基复合材料对表面微生物抑制率和灭杀率分别达到80.93％和37.35％，显著提高了水泥基复合材料的抗生物侵蚀性能。同时，纳米二氧化钛可以增大水泥基材料的密实度，促进水泥基材料的水化并提高水泥基材料中水化产物水化硅酸钙凝胶的聚合度，因此，纳米二氧化钛的掺入会提高水泥基材料的力学性能，解决了以往杀菌剂掺入导致水泥基材料力学性能下降，不利于水泥基复合材料应用的问题。

此外，纳米二氧化钛填料不溶于水、长效杀菌且可用于食品添加，这使得纳米二氧化钛复合水泥基材料具有长效的抗微生物侵蚀性能，并且不会对人体产生损害。将该种具有抗微生物侵蚀性能的水泥基复合材料应用于存在大量微生物的污水管道、排水管道、净水厂沉淀池/过滤池以及海洋结构物中，有利于提高结构物的抗微生物侵蚀性能，延长结构物的使用寿命，降低结构物的全寿命周期成本。此外，将该种具有抗微生物侵蚀性能的水泥基复合材料应用于净水系统可以起到净化水的作用。病毒威胁着人类生命和健康，在医院、住宅、学校以及办公场所等基础设施应用该种具有抗微生物侵蚀性能的水泥基复合材料，可能起到灭杀病毒、防止病毒传播和繁殖的作用。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的是提供一种具有抗微生物侵蚀性能的水泥基复合材料，通过纳米二氧化钛的杀菌性能和其对水泥基材料力学性能的增强作用，解决以往杀菌剂掺入导致水泥基材料力学性能下降的问题。

本发明采用的技术手段如下：