Фотокаталитически активный самоочищающийся мелкозернистый бетон

Приведены результаты оценки способности мелкозернистого бетона (МЗБ) с добавкой модифицированного диоксида титана (анатаз) к самоочищению, основанному на окислительно-восстановительных реакциях разложения и удаления загрязняющих веществ. Рассмотрены различные варианты введения добавки модифицированного анатаза в состав МЗБ и отделочного слоя. В соответствии с методикой ГОСТ Р 57255–2016 определены значения контактного угла смачивания (КУС) мелкозернистого бетона без добавки, с добавкой, вводимой в состав МЗБ и отделочного слоя, а также наносимой на поверхность отделочного покрытия. Установлены три периода изменения контактного угла смачивания. Первый период характеризуется интенсивным снижением КУС. Наиболее значительное его уменьшение происходит в первые 30 мин воздействия УФ-излучения, а далее процесс замедляется (второй период) и стабилизируется (третий период). Контактный угол смачивания снижается до значений менее 5^о за 60 мин воздействия УФ-излучения. Такой эффект достигается за счет содержания модифицированных наночастиц анатаза размерами менее 90 нм. Показана эффективность поверхностного нанесения добавки  модифицированного анатаза по сравнению с объемным его содержанием. Контактный угол смачивания через 30 мин воздействия УФ-излучения уменьшается от 53,4^о до 5,1^о, в то время как для образцов, в которых TiO₂ входит только в составе отделочного слоя, КУС изменяется в меньшей степени.

Н.П. ЛУКУТЦОВА, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Р.А. ЕФРЕМОЧКИН, магистр техники и технологии по направлению подготовки «Строительство» (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
О.И. БОРСУК, инженер (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
С.Н. ГОЛОВИН, бакалавр (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Брянский государственный инженерно-технологический университет (241037, г. Брянск, пр-т Станке Димитрова, 3)

1. Фрайнт М.А., Ляпидевская О.Б. Применение фотокаталитического бетона для улучшения экологии в Московском регионе // Научное обозрение. 2015. № 14. С. 177–180.
2. Курбатов В.Л., Дайронас М.В. Экологический эффект от фотокаталитического бетона // Университетская наука. 2019. № 1 (7). С. 24–27.
3. Баженов В.К., Червонцева М.А. Эффективность применения фотокаталитических бетонов в городском строительстве // Вестник Московского информационно-технологического университета – Московского архитектурно-строительного института. 2018. № 3. С. 27–31.
4. Fujishima A., Rao T., Tryk D. Titanium dioxide photocatalysis // Journal of Photochemistry and Photobiology C Photochemistry Reviews. 2000. Vоl. 1 (1), pp. 1–21. DOI: 10.1016/S1389-5567(00)00002-2
5. Хела Р., Боднарова Л. Исследование возможности тестирования эффективности фотокатализа TiO₂ в бетоне // Строительные материалы. 2015. № 2. С. 77–81.
6. Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Новые высокоэффективные нанодобавки для фотокаталитических бетонов: синтез и исследование // Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал. 2015. Т. 7. № 1. С. 18–28.
7. Tang H., Berger H., Schmid P.E., Levy F., Burri G. Optical properties of anatase (TiO₂) // Solid State Communications. 1993. Vol. 87. Iss. 9, pp. 847–850. DOI: https://doi.org/10.1016/0038-1098(93)90427-O
8. Simons P.Y., Dachille F. The structure of TiO₂II, a high-pressure phase of TiO₂ // Acta Crystallographica. 1967. Iss. 23, pp. 334–336. https://doi.org/10.1107/S0365110X67002713
9. Ковалев И.А. Исследование окислительно-восстановительных реакций в системе Ti–O в процессе получения керамических материалов и изделий с функциональными свойствами. Дисс. … канд. хим. наук. Москва, 2018. 149 с.
10. Linsebigler A.L., Lu G., Yates J.T. Photocatalysis on TiO₂ surfaces: principles, mechanisms, and selected results // Chemical Reviews. 1995. Vol. 95. Iss. 3, pp. 735–758. https://doi.org/10.1021/cr00035a013
11. Munuera G., Gonzalez-Elipe A.R., Rives-Arnau V., Navio A., Malet P., Sokia J., Conesa J.C., Sanz J. Photo-adsorptio of oxygen on acid and basic TiO₂ surfaces // Studies in Surface Science and Catalysis. 1985. Vol. 21, pp. 113–126. https://doi.org/10.1016/S0167-2991(08)64915-0
12. Peng T., Zhao D., Dai K. et al. Synthesis of titanium dioxide nanoparticles with mesoporous anatase wall and high photocatalytic activity // Journal of Physical Chemistry B. 2005. Vol. 109. No. 11, pp. 4947–4952. https://doi.org/10.1021/jp044771r
13. Гаврилов В.Ю., Зенковец Г.А. Влияние условий осаждения гидрогеля диоксида титана на пористую структуру ксерогеля // Кинетика и катализ. 1990. Т. 31. С. 168–173.
14. Лукутцова Н.П., Постникова О.А., Соболева Г.Н., Ротарь Д.В., Оглоблина Е.В. Фотокаталитическое покрытие на основе добавки нанодисперсного диоксида титана // Строительные материалы. 2015. № 11. С. 5–8.
15. Lukutsova N.P., Efremochkin R.A. and Golovin S.N. Study of the suspension stability of titanium dioxide of anatase modification for self-purifying fine concrete // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299, pp. 157–162. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.299.157
16. Гольфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. Спб.: Лань, 2010. 336 с.