CN108083733A - 一种吸波水泥混合材及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种吸波水泥混合材，包括水泥、吸波剂和谐振型吸波球；所述谐振型吸波球为多孔陶瓷微球粘附吸波剂制成；所述多孔陶瓷微球的原料包括花岗岩废石粉。所述吸波水泥混合材中，吸波剂占水泥的质量百分比为0.5‑3%，谐振型吸波球的体积填充率为30‑60%。本发明通过吸波粉末和球体两种掺加方式引入吸波组分，能够显著提高水泥基材料的吸波性能，克服单一机械外掺存在的频带窄、吸收效能低等问题。且花岗岩废石粉吸波球体为无机硅酸盐材料，与水泥材料的相容性好。同时，具有高孔隙率的吸波球体能够减轻水泥基材料的质量，实现一定的轻质保温作用。

Description

一种吸波水泥混合材及其应用
技术领域
本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种吸波水泥混合材及其应用。
背景技术
随着军事高新技术的飞速发展，世界各国防御体系的探测、跟踪、攻击能力越来越强。地面固定军事建筑如指挥所、雷达站、军用机场、弹药库等，作为战争中的主要指挥和后勤补给，更易遭受敌方军事打击。而建筑隐身吸波材料的应用可有效躲避敌方雷达的探索，实现目标隐身。同时，为抵抗电磁环境污染和电磁干扰，民用建筑领域对吸波材料的需求也越来越广泛。水泥基材料是军事建筑和民用建筑的主体材料，具有结构承载能力和维持形状功能。因此，研究和开发具有隐身功能的水泥基吸波材料，对于实现地面军事目标的隐身、改善城市建筑空间电磁环境、减轻电磁辐射对人类的危害均具有十分重要的意义。
现有技术的研究主要是围绕在水泥基体中外掺不同类型的吸波组分而展开的。即通过简单的机械外掺吸波组分，研究吸波组分的种类及掺量等对水泥浆体吸波性能的影响规律。该方法不仅不利于吸波组分的分散，且存在频带窄、吸收效能低等问题。
发明内容
针对目前吸波水泥基体频带窄、吸收效能低的问题，本发明旨在提供一种低成本高性能的吸波水泥混合材。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种吸波水泥混合材，包括水泥、吸波剂和谐振型吸波球；所述谐振型吸波球为多孔陶瓷微球粘附吸波剂制成；所述多孔陶瓷微球的原料包括花岗岩废石粉。
所述吸波水泥混合材中，吸波剂占水泥的质量百分比为0.5-3%，谐振型吸波球的体积填充率为30-60%。
所述多孔陶瓷微球包括以下原料：花岗岩废石粉50-80%，废瓷粉10-20%，赤泥5-24%，煤粉4-7%。
所述吸波剂选自炭黑、金属粉、碳化硅、石墨中的一种或几种。
所述谐振型吸波球的粒径范围为1-15mm。
所述谐振型吸波球体，其堆积密度为300-500kg/m3、闭孔率为70-85%、吸水率为8-14%、筒压强度为1.5-3MPa，反射率小于-10dB。
所述谐振型吸波球采用以下方法制备：
（1）将花岗岩废石粉、废瓷粉、赤泥及煤粉配料，混匀，得混合材；
（2）将步骤（1）所得混合材造粒，制得生料球；
（3）将步骤（2）所得生料球在850-1000℃下焙烧10-20min，制得多孔陶瓷微球；
（4）将步骤（3）所得多孔陶瓷微球与吸波剂干混搅拌均匀，置于3-5%聚乙烯醇水溶液中搅拌后，低温干燥，即得谐振型吸波球体。
所述多孔陶瓷微球与吸波剂的体积比为100：0.25-1。
所述干燥温度为30-80℃；干燥时间为6-10h。
一种上述吸波水泥混合材制备的水泥基吸波材料。
所述水泥基吸波材料为水与吸波水泥混合材按质量比为0.3-0.4:1制备获得。
一种上述吸波水泥混合材在吸波建筑中的应用。
本发明具有以下优点：
本发明通过吸波粉末和球体两种掺加方式引入吸波组分，能够显著提高水泥基材料的吸波性能，克服单一机械外掺存在的频带窄、吸收效能低等问题。且花岗岩废石粉吸波球体为无机硅酸盐材料，与水泥材料的相容性好。同时，具有高孔隙率的吸波球体能够减轻水泥基材料的质量，实现一定的轻质保温作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
实施例1
吸波水泥混合材，包括水泥、炭黑、水和花岗岩废石粉吸波球体，炭黑占水泥的质量百分比为1.2%，花岗岩废石粉吸波球体的体积填充率为30%。其中，花岗岩废石粉吸波球体由以下重量分数的组分组成：花岗岩废石粉50%，废瓷粉20%，赤泥24%，煤粉6%。
本实施例提供的一种水泥基吸波材料的制备方法按照如下步骤进行：
（1）将花岗岩废石粉吸波球体的原料按照重量比配料后混合均匀，获得混合材。
（2）将所述混合材置于造粒机中造粒，形成粒径为1-15mm的生料球。
（3）将所述生料球在850℃焙烧20min，得到多孔陶瓷微球。
（4）将所述多孔陶瓷微球与金属粉按0.25:100体积比干混搅拌均匀，置于3%聚乙烯醇水溶液中搅拌50min，30℃干燥10h，即得花岗岩废石粉吸波球体。
（5）将所述花岗岩废石粉吸波球体加入到水泥、炭黑中混合，按水灰比为0.3，与水拌和成混合浆料，浇注成型，即得水泥基吸波材料。
本实施例制备的花岗岩废石粉吸波球体，其堆积密度为380kg/m3、闭孔率为77%、吸水率为10%、筒压强度为2MPa。本实施例制得的水泥基吸波材料，体积密度1200kg/m3，28天抗压强度39MPa，反射率-13.3dB。
实施例2
吸波水泥混合材，包括水泥、金属粉、水和花岗岩废石粉吸波球体，金属粉占水泥的质量百分比为2%，花岗岩废石粉吸波球体的体积填充率为50%。其中，花岗岩废石粉吸波球体由以下重量分数的组分组成：花岗岩废石粉80%，废瓷粉10%，赤泥5%，煤粉5%。
本实施例提供的一种水泥基吸波材料的制备方法按照如下步骤进行：
（1）将花岗岩废石粉吸波球体的原料按照重量比配料后混合均匀，获得混合材。
（2）将所述混合材置于造粒机中造粒，形成粒径为1-15mm的生料球。
（3）将所述生料球在1000℃焙烧10min，得到多孔陶瓷微球。
（4）将所述多孔陶瓷微球与炭黑按0.8:100体积比干混搅拌均匀，置于3%聚乙烯醇水溶液中搅拌7min，60℃干燥8h，即得花岗岩废石粉吸波球体。
（5）将所述花岗岩废石粉吸波球体加入到水泥、金属粉混合，按水灰比为0.37，与水拌和成混合浆料，浇注成型，即得水泥基吸波材料。
本实施例制备的花岗岩废石粉吸波球体，其堆积密度为500kg/m3、闭孔率为70%、吸水率为8%、筒压强度为3MPa。本实施例制得的水泥基吸波材料，体积密度1000kg/m3，28天抗压强度34MPa，反射率-13.9dB。
实施例3
吸波水泥混合材，包括水泥、石墨、水和花岗岩废石粉吸波球体，石墨占水泥的质量百分比为3%，花岗岩废石粉吸波球体的体积填充率为40%。其中，花岗岩废石粉吸波球体由以下重量分数的组分组成：花岗岩废石粉60%，废瓷粉18%，赤泥15%，煤粉7%。
本实施例提供的一种水泥基吸波材料的制备方法按照如下步骤进行：
（1）将花岗岩废石粉吸波球体的原料按照重量比配料后混合均匀，获得混合材。
（2）将所述混合材置于造粒机中造粒，形成粒径为1-15mm的生料球。
（3）将所述生料球在900℃焙烧18min，得到多孔陶瓷微球。
（4）将所述多孔陶瓷微球与碳化硅按0.5:100体积比干混搅拌均匀，置于4%聚乙烯醇水溶液中搅拌4min，80℃干燥6h，即得花岗岩废石粉吸波球体。
（5）将所述花岗岩废石粉吸波球体加入到水泥、石墨混合，按水灰比为0.33，与水拌和成混合浆料，浇注成型，即得水泥基吸波材料。
本实施例制备的花岗岩废石粉吸波球体，其堆积密度为300kg/m3、闭孔率为85%、吸水率为14%、筒压强度为1.5MPa。本实施例制得的水泥基吸波材料，体积密度1100kg/m3，28天抗压强度37MPa，反射率-13.5dB。
实施例4
吸波水泥混合材，包括水泥、碳化硅、水和花岗岩废石粉吸波球体，碳化硅占水泥的质量百分比为0.5%，花岗岩废石粉吸波球体的体积填充率为60%。其中，花岗岩废石粉吸波球体由以下重量分数的组分组成：花岗岩废石粉70%，废瓷粉15%，赤泥11%，煤粉4%。
本实施例提供的一种水泥基吸波材料的制备方法按照如下步骤进行：
（1）将花岗岩废石粉吸波球体的原料按照重量比配料后混合均匀，获得混合材。
（2）将所述混合材置于造粒机中造粒，形成粒径为1-15mm的生料球。
（3）将所述生料球在950℃焙烧15min，得到多孔陶瓷微球。
（4）将所述多孔陶瓷微球与石墨按1:100体积比干混搅拌均匀，置于5%聚乙烯醇水溶液中搅拌4min，50℃干燥9h，即得花岗岩废石粉吸波球体。
（5）将所述花岗岩废石粉吸波球体加入到水泥、碳化硅混合，按水灰比为0.4，与水拌和成混合浆料，浇注成型，即得水泥基吸波材料。
本实施例制备的花岗岩废石粉吸波球体，其堆积密度为400kg/m3、闭孔率为80%、吸水率为12%、筒压强度为2.5MPa。本实施例制得的水泥基吸波材料，体积密度900kg/m3，28天抗压强度30MPa，反射率-13.6dB。

Claims (10)

1.一种吸波水泥混合材，其特征在于，包括水泥、吸波剂和谐振型吸波球；所述谐振型吸波球为多孔陶瓷微球粘附吸波剂制成；所述多孔陶瓷微球的原料包括花岗岩废石粉。
2.根据权利要求1所述的吸波水泥混合材，其特征在于，所述吸波剂占水泥的质量百分比为0.5-3%，谐振型吸波球的体积填充率为30-60%。
3.根据权利要求1所述的吸波水泥混合材，其特征在于，吸波剂选自炭黑、金属粉、碳化硅、石墨中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的吸波水泥混合材，其特征在于，所述多孔陶瓷微球包括以下原料：花岗岩废石粉50-80%，废瓷粉10-20%，赤泥5-24%，煤粉4-7%。
5.根据权利要求1所述的吸波水泥混合材，其特征在于，所述谐振型吸波球体的粒径范围为1-15mm；堆积密度为300-500kg/m3、闭孔率为70-85%、吸水率为8-14%、筒压强度为1.5-3MPa，反射率小于-10dB。
6.根据权利要求1所述的吸波水泥混合材，其特征在于，所述谐振型吸波球采用以下方法制备：
（1）将花岗岩废石粉、废瓷粉、赤泥及煤粉配料，混匀，得混合材；
（2）将步骤（1）所得混合材造粒，制得生料球；
（3）将步骤（2）所得生料球在850-1000℃下焙烧10-20min，制得多孔陶瓷微球；
（4）将步骤（3）所得多孔陶瓷微球与吸波剂干混搅拌均匀，置于3-5%聚乙烯醇水溶液中搅拌后，低温干燥，即得谐振型吸波球体。
7.根据权利要求6所述的吸波水泥混合材，其特征在于，所述多孔陶瓷微球与吸波剂的体积比为100：0.25-1。
8.根据权利要求6所述的吸波水泥混合材，其特征在于，所述干燥温度为30-80℃；干燥时间为6-10h。
9.一种如权利要求1所述的吸波水泥混合材制备的吸波材料。
10.一种如权利要求1所述的吸波水泥混合材在吸波建筑中的应用。
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