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| 吸收电磁波环保混凝土制备方法 伴随着电子科技产业和信息技术的快速发展，电子产品如手机、电脑等广泛应用于人类生活，成为生活中的必需品。但是电子产品的广泛应用产生了大量的电磁波，形成电磁辐射，对环境造成污染。电磁污染包含两方面：一是对人体健康的影响，长期的电磁辐射可能诱发癌症；二是对各类电子仪器及设备的电磁干扰，造成信息泄露控制失灵，甚至酿成重大生产事故。 为了防止和阻拦电磁波的污染，应该对人类居住的建筑物进行有效的电磁屏蔽措施。众所周知，混凝土是当前使用量最大的人工建筑材料，如果对混凝土进行科学的配合比设计，使其在保证力学性能的前提下兼具防护电磁波的功能，那就提高了混凝土材料的附加值，对人类的健康和保护环境具有重要的意义。 我国是水泥生产和消费大国，水泥的生产量和消耗量多年来一直居于世界首位，由此产生的二氧化碳排放量对环境和生态造成严重破坏。为了实现碳达峰和碳中和的减排任务，为人类社会贡献中国力量，中国政府正在采取一系列相应的法律和制度禁止或限制水泥的生产和使用。减少混凝土中普通硅酸盐水泥的使用量，积极采用工业废弃物如粒化高炉矿渣、粉煤灰等，减少甚至杜绝使用水泥，是保护环境的积极举措。 钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物，通过加工可以使其具有混凝土中粗骨料的性能，做到变废为宝实现资源的再利用，减少固体废弃物占地和污染。 吸收电磁波环保混凝土，按照重量百分比的组分组成：粉料、细骨料、粗骨料、液料及纤维组成。 充分利用固体废弃物矿渣和粉煤灰，减少固体废弃物带来的粉尘污染；减少硅酸盐水泥的使用量；掺加化学稳定性好的聚丙烯纤维，增强混凝土抗裂性。加入分散剂提高了混凝土的均质性，防止细骨料和粉料颗粒的沉降和凝聚； 矿渣、粉煤灰和钢渣中含有大量的金属氧化物，对电磁波有吸收屏蔽的功能；本技术的混凝土掺加矿渣、粉煤灰、硫酸钡粉、重晶石细骨料和钢渣粗骨料，形成了包含粉料、粗骨料和细骨料综合性的吸收电磁波材料体系，确保混凝土吸收电磁波的可靠性； 采用热闷法处理工艺制造的钢渣，有效减少钢渣中游离的氧化钠和氧化镁，保证钢渣粗骨料的化学稳定性，避免发生碱集料反应；采用天然沸石粉，增强混凝土强度和工作性的同时，可以吸附钢渣中游离的氧化钠和氧化镁，为避免碱集料反应又增加了一层保护措施。 吸收电磁波环保砂浆 现代科学技术的巨大进步推动了各类电子产品的迅猛发展。电子产品如手机、电脑等广泛应用于工业、民用及军事领域，提高了工业生产的效率，对人类生活带来极大便利。但是电子产品的广泛应用产生了大量的电磁波，形成电磁辐射，对环境造成污染。电磁污染包含两方面：一是对人体健康的影响，研究表明，长期的电磁辐射可能诱发癌症；二是对各类电子仪器及设备的电磁干扰，造成信息失误控制失灵，甚至酿成重大生产事故。 电磁波的安全防护问题引起人类社会的广泛关注和重视，常用电磁屏蔽进行防护。但是电磁屏蔽会带来电磁波高反射的弊端，不能从源头解决电磁辐射的危害。为确保居住在建筑物中人的健康，必须研发并使用吸收电磁波的建筑材料。吸收电磁波是指能够吸收或者衰减入射的电磁波能量，并依靠材料本身的介质对其损耗进而使电磁能量转换为热能或其它形式，最终确保电磁波不穿透材料。砂浆是建筑工程领域的一种基本材料，通过对其掺加特殊功能的材料，能够达到吸收电磁波的效果，是一类施工工艺简单的电磁波吸收方法。 我国是水泥生产和消费大国，水泥的生产量和消耗量多年来一直居于世界首位，由此产生的二氧化碳排放量对环境和生态造成严重破坏。当前中国政府正在采取一系列相应的法律和制度禁止或限制水泥的生产和使用。寻找环保的胶凝材料全部或部分替代砂浆中的水泥，从而减少甚至杜绝使用水泥，是保持绿水青山的迫切要求。 粒化高炉矿渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物，具有潜在的胶凝特性。通过掺加一定比例的激发剂和其它矿物料激发其潜在的胶凝活性替代水泥，并保证砂浆的性能，做到变废为宝实现资源的再利用，减少固体废弃物占地和污染是实现可持续发展的重要方面。 为了解决上述问题，本技术提出的技术方案为：一种吸收电磁波环保砂浆，其特征在于：该砂浆由粉料和细骨料、液料及纤维组成。 本技术的优点和效果：利用矿山开采产生的固体废弃物铁尾矿制作机制砂，减少固体废弃物的环境污染；利用硅酸钠和碳酸钠激发矿渣和石膏混合物的胶凝活性，完全不使用硅酸盐水泥，减少二氧化碳排放，保护环境，实现变废为宝；掺加粉煤灰降低砂浆的水化热，避免产生微裂纹。钢纤维掺入的砂浆在使用过程中容易被空气中的氯离子侵蚀导致生锈开裂，无法达到吸收电磁波的效果，所以掺加化学稳定性好的聚丙烯纤维，增强砂浆的韧性和抗裂性。加入分散剂提高了砂浆的均质性，防止砂浆颗粒的沉降和凝聚。提出的砂浆配方充分利用固体废弃物，减少环境污染。 本技术砂浆掺加石墨粉、氮化硼、重晶石、钡铁氧体粉及铁矿石等多种复合吸波材料吸收电磁波，确保砂浆吸收电磁波的可靠性及砂浆在使用过程中的耐久性。 自修复吸波保温砂浆 在信息高度发达的今天，电磁波作为信息传递的主要媒介，已成为人民、军队、政府部门工作和生活的重要组成部分，但相应的，也产生了许多问题。 电磁辐射会造成信息泄露，信息安全问题越来越凸显，围绕信息获取、使用、控制和保密的斗争已成为维护国家安全和社会稳定的焦点之一。电磁辐射还是危害人类健康的潜在杀手，人体长期电磁暴露会产生各种不良症状，甚至会有致癌、致畸和致突变等倾向。因此，如何限制电磁波的辐射范围，减少其对设备、人员的不良影响，是当前的一个重大课题。 出于节能环保和生活舒适性等方面的考虑，建筑物一般都要进行保温层的施工。传统的保温材料为膨胀聚苯板、挤塑聚苯板和发泡聚氨酯等，这些材料具有导热系数较小、保温性能优异的优点，但是其主体材料是有机保温成分，防火性能较差，近年来，我国发生了多起因引燃有机保温材料引起的严重火灾，因此，很多地区开始大力推广无机保温砂浆。 如果在保温砂浆中掺入一定量的吸波剂，制成吸波保温砂浆，对电磁波进行吸收处理，可减弱电磁波对设备和人员造成的不利影响。同时，为了达到一定的保温效果，保温砂浆一般具有一定的施工厚度，而对于吸波剂来说，同样是厚度越大吸波效果越好。 现有技术所针对的频段都在18GHz以下，而对更高频率的电磁波并没有提及其吸收效果。另外，选用的吸波剂多为碳基材料，比如导电石墨、炭黑等，这些材料强度低、导热系数高，若加入量过高，则会降低保温砂浆的强度，减弱保温砂浆的保温效果；此外，保温砂浆是一种轻质材料，对干密度有较为严格的限制，一般的要求都要在400kg/m3以下，吸波剂加入量过高，必然会提高保温砂浆的干密度。所以，以碳基材料为吸波剂的吸波保温砂浆效果并不理想。 防辐射增强型复合水泥砂浆 水泥作为一种水硬性胶凝材料在建筑工程领域得到广泛的应用，其主要特性为加入适量水后具有的可塑性，不仅能够在空气中硬化，也能够在水中硬化。水泥特别适用于制造混凝土，并被广泛的应用于路面铺设、房屋建筑等场合。现有技术中，由水泥混凝土铺就的路面在寒冷天气条件下，因冰雪冻融作用，往往过早断裂和被破坏，远远达不到设计指标的使用年限，给人们的生产生活带来不便和浪费。 除此之外，水泥砂浆是一种韧性差、不均匀、易开裂的脆性材料，存在拉压比低、干缩变形大、抗渗性、抗裂性、耐腐蚀性差等缺点，而随着建筑工程现代化的发展，对砂浆性能特别是粘结强度、抗裂性能、抗渗性等均提出了更高的要求，传统的水泥砂浆材料难以满足越来越高的工程实际需求。 防辐射增强型复合水泥砂浆，其特征在于由下列组分组成： 水泥，河沙，水，增强纤维，减水剂，金红石粉末，电气石粉末，石墨，石英砂，高岭土，丁苯橡胶乳液，硫酸铝，羧甲基纤维素。 本技术与现有技术相比，通过向水泥砂浆内添加混合增强纤维，以及具有吸波性能的材料，可以有效提高水泥砂浆的弹性模量，并使其具有较高强度，并使水泥砂浆具有电磁屏蔽功能，具有附着力强、抗裂性好、强度高等显著特点。 碳基复合建筑吸波保温材料制备方法 随着城市建设和现代科学技术的发展，通信、电子和电力设备不仅促进了经济和社会发展，也极大地改变了人们的生活方式，与此同时，通信、电子和电力设备在工作过程中产生的电磁辐射与干扰问题也影响着人们的日常生活。电磁波辐射已经成为继水源、大气和噪声之后具有较大危害性且不易防护的污染源。在城市中常见的通信基站、高压输电站和输电线以及广播电视发射台等通信和电气设备的电磁辐射会产生不同程度的电磁污染，从而影响到周围居民的身体健康，严重的甚至会导致人体产生中枢神经系统功能失调等症状。此外，电磁辐射对建筑物内的电子仪器设备也会产生严重的干扰，尤其是精密的电子仪器和仪表，使其无法正常运行。因此，对于电磁辐射较为严重的局部区域的民用建筑，可以在外墙和屋面采用吸波建筑材料消除电磁辐射的危害。 吸波建筑材料主要有复合吸波建筑材料、吸波建筑涂层、吸波瓦和吸波外墙面砖等。我国生产的吸波建筑材料主要用于暗室，且厚度非常大，不适宜作为民用建筑吸波材料。吸波建筑涂层、吸波瓦和吸波外墙面砖与建筑物协调性较差，尤其是对于美学要求较高的民用建筑而言，由于吸波建筑涂层、吸波瓦和吸波外墙面砖会影响到建筑外观的审美性，因此难以作为民用建筑的吸波材料。由于民用建筑对建筑材料功能性和耐久性的要求，采用水泥基复合吸波建筑材料是消除民用建筑电磁辐射危害的最有效途径。但是目前研发的吸波建筑材料普遍存在成本高、制作工艺复杂、施工性能差、表观密度大以及与建筑物协调性差等问题。对于吸波材料而言，只有实现了多功能化、低成本、易于施工，才能促进吸波材料在民用建筑中应用。 吸波材料中常用的吸波剂是碳纤维、石墨、炭黑、铁氧体、钢纤维等，而利用上述吸波剂制备的水泥基吸波建筑材料普遍存在吸波剂与水泥基体阻抗匹配性差、表观密度大和施工性能差等问题。如采用碳纤维、碳化硅纤维、铁氧体做吸波剂时，由于吸波剂分散性差、利用率低，导致吸波材料成本高，难以在民用建筑中应用。石墨、炭黑、碳化硅微粉做吸波剂时，与水泥基材料相容性较差，同时石墨和炭黑在掺量较高时才能产生较好的吸波性能。钢纤维和金属微粉做吸波剂则存在吸波性和耐候性较差等问题。利用铁氧化物含量较高的粉煤灰或钢渣做吸波剂，可有效降低建筑吸波材料成本，但吸波性能较差且材料表观密度较大。综合分析上述吸波剂的应用效果和成本，目前吸波性能较好的吸波建筑材料仍然主要是采用碳纤维、石墨、炭黑这三类碳基吸波剂。 为了提高碳基吸波剂与水泥基体的阻抗匹配性并降低吸波材料的表观密度，研究人员利用EPS颗粒和膨胀珍珠岩做集料。碳黑EPS填充水泥复合吸波材料厚度为20~30mm时反射率可达–10～–19dB，但EPS砂浆施工性能较差。石墨膨胀珍珠岩砂浆具有良好吸波性能，当膨胀珍珠岩砂浆中珍珠岩体积掺量为30%、石墨掺量为水泥质量的20%时，最小反射率低至–27dB。由于筒压强度和表面玻化率低，而且体积吸水率高，膨胀珍珠岩在砂浆拌合过程中极易破碎，使膨胀珍珠岩砂浆的表观密度显著增大，导致其吸波性能和保温性能显著降低。在吸波建筑材料的制备过程中，降低吸波基体的介电常数，不仅有利于提高吸波剂与水泥基体的阻抗匹配性，也有利于增强吸波材料的吸波性能。 因此，有效地降低建筑吸波材料的成本、实现多功能化、提高施工性能、降低表观密度才能促进吸波材料在民用建筑中应用。 针对上述问题和不足，本技术首要的是解决吸波建筑材料制备成本高、制备工艺复杂、施工性能差和功能单一的问题。 为了解决上述问题，本技术利用碳基吸波剂——导电石墨、炭黑或碳纤维作吸波剂，制备了基于碳基吸波剂的复合建筑吸波保温材料，使其兼具电磁波吸收和保温节能功能，而且成本较低、制备工艺非常简单、施工性能良好，便于在民用建筑中应用。 （1）本技术所用的碳基吸波剂为碳纤维、导电石墨和炭黑，这三种吸波剂均为常见的材料，碳纤维、导电石墨和炭黑掺量较低，有利于降低吸波保温材料的成本 （2）本技术所用膨胀玻化微珠是一种轻质绝热材料，成本很低，来源广泛，而且介电常数很低，有利于提高吸波保温材料的吸波性能和绝热性能。 （3）采用的表面活性剂在水中搅拌时可以捕获大量的空气，在吸波保温材料内部形成大量的封闭微孔，不仅可以提高吸波保温材料的透波性，也可以作为吸波剂起到吸波作用，使吸波保温材料具有良好的吸波性能；此外，还可以显著降低吸波保温材料的干密度，使其具有良好的绝热性能。 （4）本技术所用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，原材料来源广泛、价格低廉；利用膨胀玻化微珠复合吸波剂制备的吸波保温材料，具有吸波性能和绝热性能好、不燃烧、耐火等级高、遇高温不会散发挥发性气体和有毒有害气体的优点。通过掺加可再分散乳胶粉、羟丙基甲基纤维素、木质纤维等添加剂，可以显著改善吸波保温材料的施工性能，提高保温砂浆的强度和耐久性，并有助于降低吸波保温材料的吸水率。掺加聚丙烯纤维有助于提高吸波保温材料的抗折强度和抗裂性。 （5）经过试验，本技术制得的吸波保温材料，在8~18GHz频段内其反射率可达－15~－23dB，小于－10dB的有效吸波带宽可达3~4GHz；抗压强度可以达到0.4~0.6MPa，，而干密度低于300 kg/m3，是一种具有良好吸波性能且轻质高强的吸波保温材料。 （6）本技术实施时，各具体步骤仍然是普通工艺，施工工艺非常简单，非常易于在民用建筑中应用。 技术资料费380元，包括生产配方、原料介绍、工艺流程等。 |
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