[发明专利]一种具有电磁波辐射防护功能的混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电磁波辐射防护功能的混凝土，以及该种混凝土的制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

目前，作为继水污染、空气污染和噪声污染之后的第四大全球性环境问题，电磁波辐射的危害日益严重。相应地，各类建筑设施的电磁波辐射防护也日益重要。特别是与雷达、微波基站、大功率无线通信发射台等邻近的建筑，内部安置有大量精密电子仪器的科研院所、医院、银行等单位的功能性建筑，与国家安全密切相关的国防和行政部门的关键性建筑，其电磁波的防护尤为重要。混凝土是使用量最大的建筑材料，开发具有电磁波吸收功能，可以有效衰减建筑室内外电磁波的混凝土材料意义重大。

发明专利ZL 201010266982.0采用高铁磨细钢渣、玄武岩纤维、陶砂等，制备了一种高铁磨细钢渣轻质高韧性吸波混凝土，该混凝土在8~18 GHz 频率范围内，反射率小于-7dB 的带宽为10GHz。

混凝土的电磁波辐射防护功能主要依赖于其成分中添加的吸波材料。理想的吸波材料需具备电磁损耗大、电磁参数可调和、比重轻的特性。一方面，由于单一材料很难满足电磁波辐射防护要求，必须将多种材料以各种形式进行复配才能获得最佳效果。另一方面，当材料粒径降至纳米量级时，纳米粒子的表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点，赋予其完全不同于常规材料的特殊电磁性能。为有效提高混凝土对电磁波的损耗性能，本发明首次将介电损耗型纳米复合吸波材料、磁损耗型纳米复合吸波材料与吸波基础料相结合，开发出一种具有电磁波辐射防护功能的混凝土。

发明目的

本发明的第一个目的是提供一种具有电磁波辐射防护功能的混凝土。

本发明的第二个目的是提供上述混凝土的制备方法。

本发明的第一个目的通过以下技术方案予以实现：

一种具有电磁波辐射防护功能的混凝土，其特征在于它由水、介电损耗型纳米复合吸波材料、磁损耗型纳米复合吸波材料、吸波基础料、矿渣粉、水泥、粉煤灰、细集料、碎石和减水剂组成，而且各组分的配比为：

水：130-150 kg/m³；

介电损耗型纳米复合吸波材料：0.6-1.0 kg/m³；

磁损耗型纳米复合吸波材料：0.5-0.9 kg/m³；

吸波基础料：10-15 kg/m³；

矿渣粉：15-20 kg/m³；

水泥：350-400 kg/m³；

粉煤灰：30-50 kg/m³；

细集料：500-600 kg/m³；

碎石：850-1000 kg/m³；

减水剂：1.0-2.2 kg/m³。

所述的介电损耗型纳米复合吸波材料，为纳米ZnO/氧化石墨烯复合吸波材料，其制备方法是将1份(质量份，下同) NaHCO₃与1.91份ZnSO₄·7H₂O组成的混合物球磨处理1.5 h，用水洗净并在70℃下真空干燥后，再在空气氛下热处理2 h。然后将经上述步骤处理的粉末与0.2份氧化石墨烯混合均匀后，采用高能球磨机，将混合物球磨处理150 h后，得到纳米ZnO/氧化石墨烯复合吸波材料，其中ZnO的平均粒径为15-32 nm。

所述的磁损耗型纳米复合吸波材料，为纳米Fe₃O₄/氧化石墨烯复合吸波材料，其制备方法是在室温下，将0.5份氧化石墨烯加入到含0.7份十二烷基磺酸钠和0.2份甘油的水溶液中超声5 h后，再加入8.3份NH₄Fe(SO₄)₂·6H₂O并搅拌1 h，然后在50℃和剧烈搅拌下，在0.5 h内滴加浓度为5 mol/L的NaOH水溶液35.5份，滴加完毕后升温至85℃并搅拌2 h，待体系温度降至室温后离心，用水洗净后，再置于工业离心机中，按260 r/min的转速离心10 min后取出，最后在75℃下真空干燥24小时，得到纳米Fe₃O₄/氧化石墨烯复合吸波材料，其中Fe₃O₄的平均粒径为20-35 nm。