一種矽質高強多孔水泥基吸波材料及其製備方法
2023-05-18 06:32:21 1
一種矽質高強多孔水泥基吸波材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種矽質高強多孔水泥基吸波材料及其製備方法，屬於電磁學和材料科學的交叉【技術領域】。它由乾粉料、骨料和外摻料製備而成，所述乾粉料由普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和矽灰組成，所述骨料為石英砂，所述外摻料為高效減水劑、引氣劑、纖維和水。通知摻入低介電常數的石英砂、纖維、矽灰以及引入氣孔等方法改善水泥基體的阻抗匹配，並利用水泥、粉煤灰、礦渣等膠凝材料自身對電磁波的損耗特性達到吸收電磁波的目的；這種水泥基吸波材料是單層結構，有利於減小水泥基吸波材料的厚度。本發明的效果和益處是阻抗匹配的改善可以實現對電磁波較好的吸收；同時纖維和矽灰的加入有利於提高材料的強度。
【專利說明】一種矽質高強多孔水泥基吸波材料及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於電磁學和材料科學的交叉【技術領域】，具體涉及一種矽質高強多孔水泥基吸波材料及其製備方法。
【背景技術】[0002]隨著電子技術的迅猛發展，越來越多的電子設備得到了廣泛應用，人們在享受現代科學技術帶來的文明和社會進步的同時，也面臨著電磁汙染帶來的許多危害。電磁波被人體吸收後，會使機體組織發生生物化學或物理化學作用，引起正常生理機能的破壞，會對人體造血系統、生殖系統、免疫系統、心血管系統、視覺系統造成多種負面影響。此外電磁汙染還會引起各種設備靈敏度下降，甚至出現嚴重故障或事故。因此，為了改善電磁環境，對建築物採取必要的電磁防護措施顯得極其重要。
[0003]水泥是建築工程中廣泛使用的建築材料，其自身具有一定的吸波性能，這主要是由於水泥中的金屬氧化物及一些礦物材料產生介電損耗和磁損耗，從而對電磁波起到衰減作用。此外，電磁波在水泥內部的孔中發生反射、散射或者幹涉等情況也是導致電磁波能量的衰減的重要原因。粉煤灰和礦渣是兩種常用的礦物摻合料，摻入水泥後不僅可以降低成本，還能起到吸收電磁波的作用。但是水泥基體的結構緻密，介電常數較高，透波性能較差，使得入射電磁波在材料表面被大量反射回去。因此需要改善水泥基體的阻抗匹配性能，只有在水泥基體的阻抗匹配特性明顯改善的情況下電磁波才能夠進入到材料內部從而得到損耗。而採用摻入低介電常數的石英砂、纖維、矽灰以及引入氣孔等方法可以改善水泥基體的阻抗匹配，並且纖維和矽灰的加入還有利於提高材料的強度。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決水泥基吸波材料成本高、製備複雜等方面的問題，提供了一種矽質高強多孔水泥基吸波材料及其製備方法。
[0005]本發明是通過以下措施來實現的:
本發明公開了一種矽質高強多孔水泥基吸波材料，它由乾粉料、骨料和外摻料製備而成，所述乾粉料由普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和矽灰組成，它們的重量比為300-375:50-200:50-200:25-100 ;所述骨料為石英砂，所述外摻料為高效減水劑、引氣劑、纖維和水；乾粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、玻璃纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.005-0.02:0.5-2:50。
[0006]上述本發明的矽質高強多孔水泥基吸波材料，優選的:所述普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和矽灰的重量比為300-375:100-150: 100-150:40-80 ;所述的乾粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、玻璃纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.01-0.02:1-2:50。更優選的:所述的引氣劑為脂肪醇醚引氣劑，製成吸波材料後的孔隙率為12-25%，平均孔徑為20-50nm，最可幾孔徑為15-20 nm。
[0007]上述本發明的矽質高強多孔水泥基吸波材料，所述的纖維為聚丙烯纖維或玻璃纖維，長度為10_20mm。
[0008]上述本發明的矽質高強多孔水泥基吸波材料，所述的矽灰為平均粒徑0.4μ m，比表面積22000m2/Kg，Si02質量分數為95.5%。
[0009]上述本發明的娃質聞強多孔水泥基吸波材料，所述的聞效減水劑為聚竣酸聞效減水劑，所述的普通矽酸鹽水泥的強度等級為32.5MPa、42.5Mpa或52.5MPa，所述的粉煤灰為I級或II級粉煤灰，所述的礦渣為S75、S95或S105級礦渣，所述的石英砂中SiO2含量大於96%。
[0010]本發明還公開了上述矽質高強多孔水泥基吸波材料的製備方法，採用如下步驟:
1)將所需用量的高效減水劑和引氣劑加入水中，攪拌均勻，得混合液，
2)將所需用量的普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、纖維混合攪拌均勻，得混合乾料，
3)將步驟2)所得的混合乾料加入到步驟I)所得混合液中，開始攪拌，混合均勻後，將所需用量的石英砂加入漿體中，混合均勻，得混合料，
4)將步驟3)所得的混合料倒入180_X180mmX IOmm鋼模中,振動成型，
5)成型Id後拆模,在溫度為20±2°C,相對溼度大於95%的條件下進行養護,養護時間為28天
本發明的有益效果是:
I)粉煤灰與礦渣屬於工業副產品，價格低廉，實現了工業廢棄物的資源化再利用，節能、環保。
[0011]2)通過摻入低介電常數的石英砂、纖維、矽灰以及引入氣孔等方法改善水泥基體的阻抗匹配，達到降低反射率、增強吸收電磁波的目的，在6-lSGHz頻率範圍內，其反射率均小於_5dB的有效帶寬大於8.5GHz，最小反射率達-28.73dB。
[0012]3)通過引入矽灰和纖維可以改善水泥基材料的力學性能，而高效減水劑和引氣劑則可以改善水泥基材料的工作性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1實施例1試樣的反射率測試圖；
圖2實施例2試樣的反射率測試圖；
圖3實施例3試樣的反射率測試圖；
圖4實施例4試樣的反射率測試圖；
圖5為娃灰的粒徑分布圖。其中的縱坐標為反射率,橫坐標為電磁波頻率。
【具體實施方式】
[0014]以下結合具體實施方案詳細說明本發明的製備方法:
實施例1
一種矽質高強多孔水泥基吸波材料的製備方法包括如下步驟:
I)按各原料的配比為:普通矽酸鹽水泥與粉煤灰、礦渣、矽灰的重量比為375:50:50:25，乾粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.005:1:50，選取普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、矽灰、石英砂、高效減水劑、引氣劑、玻璃纖維和水，備用。[0015]2)將所需用量的高效減水劑和引氣劑加入水中，攪拌均勻。
[0016]3)將所需用量的水泥、粉煤灰、礦渣、纖維混合攪拌均勻。
[0017]4)將步驟3)所得混合乾料加入到步驟2)所得混合液中，開始攪拌。
[0018]5)攪拌30s後，將所需用量的石英砂加入到步驟4)所得的漿體中，混合均勻；
6)將所得的混合料倒入180_X180mmX IOmm鋼模中,振動成型；
7)成型Id後拆模，在溫度為20±2°C，相對溼度大於95%的條件下進行養護；
8)養護時間為28天。
[0019]對本實施例製得的一種矽質高強多孔水泥基吸波材料進行力學性能和吸波性能測試，結果如表1和圖1。
[0020]實施例2
一種矽質高強多孔水泥基吸波材料的製備方法包括如下步驟:
I)按各原料的配比為:普通矽酸鹽水泥與粉煤灰、礦渣、矽灰的重量比為350:50:50:50，乾粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.008:1:50， 選取普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、矽灰、石英砂、高效減水劑、引氣劑、纖維和水，備用。
[0021]2)將所需用量的高效減水劑和引氣劑加入水中，攪拌均勻。
[0022]3)將所需用量的水泥、粉煤灰、礦渣、纖維混合攪拌均勻。
[0023]4)將步驟3)所得混合乾料加入到步驟2)所得混合液中，開始攪拌。
[0024]5)攪拌30s後，將所需用量的石英砂加入到步驟4)所得的漿體中，混合均勻；
6)將所得的混合料倒入180_X180mmX IOmm鋼模中,振動成型；
7)成型Id後拆模，在溫度為20±2°C，相對溼度大於95%的條件下進行養護；
8)養護時間為28天。
[0025]對本實施例製得的一種矽質高強多孔水泥基吸波材料進行力學性能和吸波性能測試，結果如表1和圖2。
[0026]實施例3
一種矽質高強多孔水泥基吸波材料的製備方法包括如下步驟:
I)按各原料的配比為:普通矽酸鹽水泥與粉煤灰、礦渣、矽灰的重量比為325:50:50:75，乾粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.01:1:50，選取普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、矽灰、石英砂、高效減水劑、引氣劑、纖維和水，備用。
[0027]2)將所需用量的高效減水劑和引氣劑加入水中，攪拌均勻。
[0028]3)將所需用量的水泥、粉煤灰、礦渣、纖維混合攪拌均勻。
[0029]4)將步驟3)所得混合乾料加入到步驟2)所得混合液中，開始攪拌。
[0030]5)攪拌30s後，將所需用量的石英砂加入到步驟4)所得的漿體中，混合均勻；
6)將所得的混合料倒入180_X180mmX IOmm鋼模中,振動成型；
7)成型Id後拆模，在溫度為20±2°C，相對溼度大於95%的條件下進行養護；
8)養護時間為28天。
[0031]對本實施例製得的一種矽質高強多孔水泥基吸波材料進行力學性能和吸波性能測試，結果如表1和圖3。[0032]實施例4
一種矽質高強多孔水泥基吸波材料的製備方法包括如下步驟:
1)按各原料的配比為:普通矽酸鹽水泥與粉煤灰、礦渣、矽灰的重量比為300:50:50:100，乾粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.02:1:50，選取普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、矽灰、石英砂、高效減水劑、引氣劑、纖維和水，備用。
[0033]2)將所需用量的高效減水劑和引氣劑加入水中，攪拌均勻。
[0034]3)將所需用量的水泥、粉煤灰、礦渣、纖維混合攪拌均勻。
[0035]4)將步驟3)所得混合乾料加入到步驟2)所得混合液中，開始攪拌。
[0036]5)攪拌30s後，將所需用量的石英砂加入到步驟4)所得的漿體中，混合均勻；
6)將所得的混合料倒入180_X180mmX 1Omm鋼模中,振動成型；
7)成型1d後拆模，在溫度為20±2°C，相對溼度大於95%的條件下進行養護；
8)養護時間為28天。
[0037]對本實施例製得的一種矽質高強多孔水泥基吸波材料進行力學性能和吸波性能測試，結果如表1和圖4。
[0038]以上所述僅為本發明的實施例，並不用於限制本發明，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種矽質高強多孔水泥基吸波材料，其特徵在於它由乾粉料、骨料和外摻料製備而成，所述乾粉料由普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和矽灰組成，它們的重量比為300-375:50-200:50-200:25-100 ;所述骨料為石英砂，所述外摻料為高效減水劑、引氣劑、纖維和水；乾粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、玻璃纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.005-0.02:0.5-2:50。
2.根據權利要求1所述的矽質高強多孔水泥基吸波材料，其特徵在於:所述普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和矽灰的重量比為300-375:100-150: 100-150:40-80 ;所述的乾粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、玻璃纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.01-0.02:1-2:50。
3.根據權利要求1或2所述的矽質高強多孔水泥基吸波材料，其特徵在於:所述的引氣劑為脂肪醇醚引氣劑，製成吸波材料後的孔隙率為12-25%，平均孔徑為20-50nm，最可幾孔徑為15-20 nm。
4.根據權利要求1所述的矽質高強多孔水泥基吸波材料，其特徵在於:所述的纖維為聚丙烯纖維或玻璃纖維，長度為10-20mm。
5.根據權利要求1所述的矽質高強多孔水泥基吸波材料，其特徵在於:所述的矽灰為平均粒徑0.4 μ m，比表面積22000m2/Kg，SiO2質量分數為95.5%。
6.根據權利要求1所述的矽質高強多孔水泥基吸波材料，其特徵在於:所述的高效減水劑為聚羧酸高效減水劑，所述的普通矽酸鹽水泥的強度等級為32.5MPa、42.5Mpa或52.5MPa，所述的粉煤灰為I級或II級粉煤灰，所述的礦渣為S75、S95或S105級礦渣，所述的石英砂中SiO2含量大於96%。
7.—種權利要求1所述的矽質高強多孔水泥基吸波材料的製備方法，其特徵在於採用如下步驟:` 1)將所需用量的高效減水劑和引氣劑加入水中，攪拌均勻，得混合液， 2)將所需用量的普通矽酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、纖維混合攪拌均勻，得混合乾料， 3)將步驟2)所得的混合乾料加入到步驟I)所得混合液中，開始攪拌，混合均勻後，將所需用量的石英砂加入漿體中，混合均勻，得混合料， 4)將步驟3)所得的混合料倒入180mmX180mmX IOmm鋼模中，振動成型， 5)成型Id後拆模，在溫度為20±2°C，相對溼度大於95%的條件下進行養護，養護時間為28天。
【文檔編號】C04B28/04GK103880465SQ201410045361
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年2月8日 優先權日:2014年2月8日
【發明者】張秀芝, 張國棟, 周宗輝, 程新 申請人:濟南大學