一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料及其制備方法，屬于電磁學(xué)和材料科學(xué)的交叉【技術(shù)領(lǐng)域】。它由干粉料、骨料和外摻料制備而成，所述干粉料由普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和硅灰組成，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(shù)的石英砂、纖維、硅灰以及引入氣孔等方法改善水泥基體的阻抗匹配，并利用水泥、粉煤灰、礦渣等膠凝材料自身對(duì)電磁波的損耗特性達(dá)到吸收電磁波的目的；這種水泥基吸波材料是單層結(jié)構(gòu)，有利于減小水泥基吸波材料的厚度。本發(fā)明的效果和益處是阻抗匹配的改善可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波較好的吸收；同時(shí)纖維和硅灰的加入有利于提高材料的強(qiáng)度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電磁學(xué)和材料科學(xué)的交叉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的電子設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用，人們?cè)谙硎墁F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)帶來(lái)的文明和社會(huì)進(jìn)步的同時(shí)，也面臨著電磁污染帶來(lái)的許多危害。電磁波被人體吸收后，會(huì)使機(jī)體組織發(fā)生生物化學(xué)或物理化學(xué)作用，引起正常生理機(jī)能的破壞，會(huì)對(duì)人體造血系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)造成多種負(fù)面影響。此外電磁污染還會(huì)引起各種設(shè)備靈敏度下降，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重故障或事故。因此，為了改善電磁環(huán)境，對(duì)建筑物采取必要的電磁防護(hù)措施顯得極其重要。
[0003]水泥是建筑工程中廣泛使用的建筑材料，其自身具有一定的吸波性能，這主要是由于水泥中的金屬氧化物及一些礦物材料產(chǎn)生介電損耗和磁損耗，從而對(duì)電磁波起到衰減作用。此外，電磁波在水泥內(nèi)部的孔中發(fā)生反射、散射或者干涉等情況也是導(dǎo)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，摻入水泥后不僅可以降低成本，還能起到吸收電磁波的作用。但是水泥基體的結(jié)構(gòu)致密，介電常數(shù)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(jìn)入到材料內(nèi)部從而得到損耗。而采用摻入低介電常數(shù)的石英砂、纖維、硅灰以及引入氣孔等方法可以改善水泥基體的阻抗匹配，并且纖維和硅灰的加入還有利于提高材料的強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決水泥基吸波材料成本高、制備復(fù)雜等方面的問(wèn)題，提供了一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明公開(kāi)了一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，它由干粉料、骨料和外摻料制備而成，所述干粉料由普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和硅灰組成，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；干粉料與骨料、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(fā)明的硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，優(yōu)選的:所述普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和硅灰的重量比為300-375:100-150: 100-150:40-80 ;所述的干粉料與骨料、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(yōu)選的:所述的引氣劑為脂肪醇醚引氣劑，制成吸波材料后的孔隙率為12-25%，平均孔徑為20-50nm，最可幾孔徑為15-20 nm。
[0007]上述本發(fā)明的硅質(zhì)高強(qiáng)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(zhǎng)度為10_20mm。
[0008]上述本發(fā)明的硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，所述的硅灰為平均粒徑0.4μ m，比表面積22000m2/Kg，Si02質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.5%。
[0009]上述本發(fā)明的娃質(zhì)聞強(qiáng)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，所述的普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)為32.5MPa、42.5Mpa或52.5MPa，所述的粉煤灰為I級(jí)或II級(jí)粉煤灰，所述的礦渣為S75、S95或S105級(jí)礦渣，所述的石英砂中SiO2含量大于96%。
[0010]本發(fā)明還公開(kāi)了上述硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料的制備方法，采用如下步驟:
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)將所需用量的普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、纖維混合攪拌均勻，得混合干料，
3)將步驟2)所得的混合干料加入到步驟I)所得混合液中，開(kāi)始攪拌，混合均勻后，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(dòng)成型，
5)成型Id后拆模,在溫度為20±2°C,相對(duì)濕度大于95%的條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天
本發(fā)明的有益效果是:
I)粉煤灰與礦渣屬于工業(yè)副產(chǎn)品，價(jià)格低廉，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物的資源化再利用，節(jié)能、環(huán)保。
[0011]2)通過(guò)摻入低介電常數(shù)的石英砂、纖維、硅灰以及引入氣孔等方法改善水泥基體的阻抗匹配，達(dá)到降低反射率、增強(qiáng)吸收電磁波的目的，在6-lSGHz頻率范圍內(nèi)，其反射率均小于_5dB的有效帶寬大于8.5GHz，最小反射率達(dá)-28.73dB。
[0012]3)通過(guò)引入硅灰和纖維可以改善水泥基材料的力學(xué)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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1實(shí)施例1試樣的反射率測(cè)試圖；
圖2實(shí)施例2試樣的反射率測(cè)試圖；
圖3實(shí)施例3試樣的反射率測(cè)試圖；
圖4實(shí)施例4試樣的反射率測(cè)試圖；
圖5為娃灰的粒徑分布圖。其中的縱坐標(biāo)為反射率,橫坐標(biāo)為電磁波頻率。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合具體實(shí)施方案詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的制備方法:
實(shí)施例1
一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料的制備方法包括如下步驟:
I)按各原料的配比為:普通硅酸鹽水泥與粉煤灰、礦渣、硅灰的重量比為375:50:50:25，干粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.005:1:50，選取普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、硅灰、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)所得混合干料加入到步驟2)所得混合液中，開(kāi)始攪拌。
[0018]5)攪拌30s后，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(dòng)成型；
7)成型Id后拆模，在溫度為20±2°C，相對(duì)濕度大于95%的條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
8)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。
[0019]對(duì)本實(shí)施例制得的一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料進(jìn)行力學(xué)性能和吸波性能測(cè)試，結(jié)果如表1和圖1。
[0020]實(shí)施例2
一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料的制備方法包括如下步驟:
I)按各原料的配比為:普通硅酸鹽水泥與粉煤灰、礦渣、硅灰的重量比為350:50:50:50，干粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.008:1:50， 選取普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、硅灰、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)所得混合干料加入到步驟2)所得混合液中，開(kāi)始攪拌。
[0024]5)攪拌30s后，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(dòng)成型；
7)成型Id后拆模，在溫度為20±2°C，相對(duì)濕度大于95%的條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
8)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。
[0025]對(duì)本實(shí)施例制得的一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料進(jìn)行力學(xué)性能和吸波性能測(cè)試，結(jié)果如表1和圖2。
[0026]實(shí)施例3
一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料的制備方法包括如下步驟:
I)按各原料的配比為:普通硅酸鹽水泥與粉煤灰、礦渣、硅灰的重量比為325:50:50:75，干粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.01:1:50，選取普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、硅灰、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)所得混合干料加入到步驟2)所得混合液中，開(kāi)始攪拌。
[0030]5)攪拌30s后，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(dòng)成型；
7)成型Id后拆模，在溫度為20±2°C，相對(duì)濕度大于95%的條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
8)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。
[0031]對(duì)本實(shí)施例制得的一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料進(jìn)行力學(xué)性能和吸波性能測(cè)試，結(jié)果如表1和圖3。[0032]實(shí)施例4
一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料的制備方法包括如下步驟:
1)按各原料的配比為:普通硅酸鹽水泥與粉煤灰、礦渣、硅灰的重量比為300:50:50:100，干粉料與骨料、高效減水劑、引氣劑、纖維、水的重量比為100:270:0.4:0.02:1:50，選取普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、硅灰、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)所得混合干料加入到步驟2)所得混合液中，開(kāi)始攪拌。
[0036]5)攪拌30s后，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(dòng)成型；
7)成型1d后拆模，在溫度為20±2°C，相對(duì)濕度大于95%的條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
8)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。
[0037]對(duì)本實(shí)施例制得的一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料進(jìn)行力學(xué)性能和吸波性能測(cè)試，結(jié)果如表1和圖4。
[0038]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，其特征在于它由干粉料、骨料和外摻料制備而成，所述干粉料由普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和硅灰組成，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；干粉料與骨料、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(jù)權(quán)利要求1所述的硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，其特征在于:所述普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣和硅灰的重量比為300-375:100-150: 100-150:40-80 ;所述的干粉料與骨料、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(jù)權(quán)利要求1或2所述的硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，其特征在于:所述的引氣劑為脂肪醇醚引氣劑，制成吸波材料后的孔隙率為12-25%，平均孔徑為20-50nm，最可幾孔徑為15-20 nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，其特征在于:所述的纖維為聚丙烯纖維或玻璃纖維，長(zhǎng)度為10-20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，其特征在于:所述的硅灰為平均粒徑0.4 μ m，比表面積22000m2/Kg，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料，其特征在于:所述的高效減水劑為聚羧酸高效減水劑，所述的普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)為32.5MPa、42.5Mpa或52.5MPa，所述的粉煤灰為I級(jí)或II級(jí)粉煤灰，所述的礦渣為S75、S95或S105級(jí)礦渣，所述的石英砂中SiO2含量大于96%。
7.—種權(quán)利要求1所述的硅質(zhì)高強(qiáng)多孔水泥基吸波材料的制備方法，其特征在于采用如下步驟:` 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)將所需用量的普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦渣、纖維混合攪拌均勻，得混合干料， 3)將步驟2)所得的混合干料加入到步驟I)所得混合液中，開(kāi)始攪拌，混合均勻后，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(dòng)成型， 5)成型Id后拆模，在溫度為20±2°C，相對(duì)濕度大于95%的條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天。
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK103880465SQ201410045361
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】張秀芝, 張國(guó)棟, 周宗輝, 程新 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)