一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒及其制备方法。所述的磁介质型功能陶粒以粘土、吸波剂为主要原料，通过添加适量的造孔剂，经高温烧制而成，各原料所占质量百分比为：粘土58～95％、吸波剂4～32％、造孔剂1～10％。所述磁介质型功能陶粒的制备方法包括以下步骤：按各原料所占质量百分比称取原料并混合均匀；成球造粒；将成球颗粒进行干燥、煅烧、冷却，得所述的磁介质型功能陶粒。本方法制备的磁介质型功能陶粒具有成本低廉、孔隙均匀、力学性能好和吸波性能优良等优点，且涉及的制备工艺简单，将其应用于电磁吸波混凝土中可增强混凝土的吸波性能，使混凝土兼顾吸波性能和力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料科学与电磁科学的交叉
，具体涉及一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒及其制备方法。
技术介绍
随着科学技术的迅速发展，电磁辐射造成的“电磁污染”对环境的影响日益严重。电磁辐射不仅干扰电子设备的正常工作性能，而且严重危害人类身体健康，同时还会造成信息泄露，给国家军事、政治、经济发展带来极大的危害。因此研究性能优良的吸波材料在电磁污染的净化、电子信息的保密、防止电子制备干扰以及保护人体健康方面有着重要的现实意义。目前，常见具有衰减电磁波功能的集料为膨胀珍珠岩、EPS、橡胶等，其中有机多孔集料(EPS、多孔橡胶)易老化、强度低，且因其憎水性和表观密度小与水泥基相容性较差；膨胀珍珠岩，虽然有一定的吸波性能，但其自身强度较低，明显降低混凝土强度和抗裂性能。此外，这些集料均是利用集料孔腔内的多重散射、反射吸收电磁波，材料本身介电常数和磁导率较小，不具电磁损耗功能，使得混凝土吸波效能较低、有效作用频段较窄。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒及其制备方法，所述的磁介质型功能陶粒具有良好的吸波性能和力学性能，将其应用于混凝土中，能增强混凝土的吸波性能，使混凝土兼顾力学性能和吸波性能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒，它以粘土、吸波剂、造孔剂为原料，各原料所占质量百分比为：粘土58～95％、吸波剂4～32％、造孔剂1～10％，各原料所占质量百分比之和为100％。上述方案中，所述粘土为取自土壤的粘土烘干至水分质量含量≤4％，破碎后粉磨至粒径≤0.15mm的粘土粉体。上述方案中，所述吸波剂为锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、四氧化三铁、铁硅粉中的一种或几种按任意比例混合。上述方案中，所述造孔剂为淀粉、云母粉、碳酸镁中的一种。上述一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒的制备方法，包括如下步骤：1)原料的混合：将粘土、吸波剂和造孔剂按照质量百分比分别为58～95％、4～32％和1～10％的比例进行称取，然后置于搅拌釜中混合均匀，得混合原料；2)胚体成型：将混合原料置于圆盘造粒机上喷水造粒，得粒径为2～15mm的球形生料；3)陶粒烧制：将球形生料晾干后送入氮气气氛炉中进行煅烧，具体步骤为：以5～20℃/min的速率匀速升温至1100～1300℃，保温20～50min；最后冷却至室温，得所述的磁介质型功能陶粒。根据上述方案制备的磁介质型功能陶粒可应用于混凝土中作为电磁吸波混凝土集料。本专利技术制备的磁介质型功能陶粒具有良好的吸波性能和力学性能。采用粘土作为基体材料；吸波剂作为吸波功能组分分散于基体材料中，使陶粒具有良好的吸波性能；吸波剂可大量固溶于磁介质型功能陶粒中，增加吸波剂在混凝土的掺量和种类，使混凝土对电磁波的敏感性和作用频段可调性增强；造孔剂调节陶粒孔结构，有助于陶粒通过谐振损耗吸收电磁波，进一步提高陶粒吸波效能。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术制备的陶粒吸波性能良好，可作为吸波集料代替砂、石均匀分布在混凝土中，增强混凝土的吸波效能高，并拓宽其吸波频段。2)烧制的陶粒力学性能较好(筒压强度大于10MPa)，掺入混凝土中可作为承重骨料，保证混凝土的力学性能。3)本专利技术所述磁介质型功能陶粒的吸波性能和力学性能可通过改变原料配比和烧制温度进行调控。4)涉及的原料为粘土和工业原料，制备成本较低，可实现产业化生产。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中，如无具体说明，采用的试剂均为市售化学试剂或工业产品。所述的粘土为取自土壤的粘土烘干至水分含量≤4％(质量)，破碎后粉磨至粒径≤0.15mm的粘土粉体。以下实施例中，根据GB/T17431-2010《轻集料及其试验方法》对制得的磁介质型功能陶粒的筒压强度、吸水率和堆积密度进行测试；电磁参数采用同轴传输线法进行测试；反射率(d＝10mm)根据电磁参数计算得到。根据GJB2038A-2011《雷达吸波材料反射率测试方法》测试吸波混凝土的反射率，根据GB/T50081-2011《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试吸波混凝土的抗压强度。实施例1一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒，它以粘土、铁硅粉(吸波剂)、淀粉(造孔剂)为原料，经成球、干燥、烧制而成，各原料所占质量百分比为：粘土83％，铁硅粉10％，淀粉7％，各原料所占质量百分比之和为100％；其制备方法包括以下步骤：1)原料的混合：将粘土、铁硅粉及淀粉按照质量百分比分别为83％、10％和7％的比例进行称取，加入搅拌混合釜中混合均匀，得混合原料；2)胚体成型：将混合原料置于圆盘造粒机上喷水造粒，得粒径为10mm的球形生料；3)陶粒烧制：将球形生料晾干后送入氮气气氛炉中进行煅烧，具体步骤为：以20℃/min的速率匀速升温至1280℃，保温25min，最后冷却至室温，得所述的磁介质型功能陶粒。将本实施例制得的磁介质型功能陶粒进行筒压强度、吸水率、堆积密度、电磁参数和反射率等性能测试，结果见表1。表1实施例1制得磁介质型功能陶粒的主要性能指标表1说明实施例制得的磁介质型功能陶粒吸波性能好、强度高。将本实施例制得的磁介质型功能陶粒应用于制备吸波混凝土，具体步骤如下：将水泥、水、砂、磁介质型功能陶粒以1:0.4:1:2的质量比混合均匀，得吸波混凝土。将制得的吸波混凝土进行反射率和抗压强度测试，结果表明：在8～18GHz频段，吸波混凝土的最小反射率为-12.2dB，反射率小于-10dB的吸收频段达6.4GHz；吸波混凝土的28d抗压强度为42.2MPa。实施例2一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒，它以粘土、四氧化三铁、锰锌铁氧体、云母粉为原料(四氧化三铁和锰锌铁氧体为吸波剂)，经成球、干燥、烧制而成，各原料所占质量百分比为：粘土76％，四氧化三铁7％，锰锌铁氧体15％，云母粉2％，各原料所占质量百分比之和为100％；其制备方法包括以下步骤：1)原料的混合：将粘土、四氧化三铁、锰锌铁氧体和云母粉按照质量百分比分别为76％、7％、15％和2％的比例进行称取，加入搅拌混合釜中混合均匀，得混合原料；2)胚体成型：将混合原料置于圆盘造粒机上喷水造粒，得粒径为15mm的球形生料；3)陶粒烧制：将球形生料晾干后送入氮气气氛炉中进行煅烧，具体步骤为：以5℃/min的速率匀速升温至1120℃，保温45min，最后冷却至室温，得所述的磁介质型功能陶粒。将本实施例制得的磁介质型功能陶粒进行筒压强度、吸水率、堆积密度、电磁参数和反射率等性能测试，结果见表2。表2实施例2制得磁介质型功能陶粒的主要性能指标表2说明实施例制得的磁介质型功能陶粒吸波性能好、强度高。将本实施例制得的磁介质型功能陶粒应用于制备吸波混凝土，具体步骤如下：将水泥、水、砂、磁介质型功能陶粒以1:0.4:1:2的质量比混合均匀，得吸波混凝土。将制得的吸波混凝土进行反射率和抗压强度测试，结果表明：在8～18GHz频段，吸波混凝土的最小反射率为-12.5dB，反射率小于-10dB的吸收频段达5.8GHz；吸波混凝土的28d抗压强度为42.6MPa。实施例3一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒，其特征在于，它以粘土、吸波剂、造孔剂为原料，各原料所占质量百分比为：粘土58～95％、吸波剂4～32％、造孔剂1～10％，各原料所占质量百分比之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种用作电磁吸波混凝土集料的磁介质型功能陶粒，其特征在于，它以粘土、吸波剂、造孔剂为原料，各原料所占质量百分比为：粘土58～95％、吸波剂4～32％、造孔剂1～10％，各原料所占质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的磁介质型功能陶粒，其特征在于，所述粘土为取自土壤的粘土烘干至水分质量含量≤4％，然后经破碎、粉磨至粒径≤0.15mm的粘土粉体。3.根据权利要求1所述的磁介质型功能陶粒，其特征在于，所述吸波剂为锰锌铁氧体、镍锌铁氧体、四氧化三铁、铁硅粉中的一种或几种按任意比例混合。4.根据权利要求1所述的磁介质型功能陶粒，其特征在于，所述造孔剂为淀粉、云母粉、碳酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕林女，平兵，何永佳，胡曙光，王发洲，肖培浩，李广锋，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42