一种水泥基发泡吸波保温混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥基发泡吸波保温混凝土及其制备方法。以水泥为主要胶凝材料，二次铝灰、掺合料、吸波剂、外加剂（包括减水剂、稳泡剂、速凝剂、分散剂等）、碱激发剂、改性材料、水为主要原料，利用二次铝灰在碱激发剂下的发泡作用构建水泥基多孔吸波保温结构。本发明专利技术中的水泥基发泡吸波保温混凝土吸波性能优良（500MHz~40GHz吸波性能优于

【技术实现步骤摘要】
一种水泥基发泡吸波保温混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电磁波吸收防护和保温混凝土领域，尤其涉及一种水泥基发泡吸波保温混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着电子科技与通讯技术的迅速发展，电磁辐射已成为危及人居生活健康的隐患，雷达技术的迭代使得国防工程对电磁防护的需求同样不可忽视。吸波泡沫混凝土是一种水泥基多孔材料，内部大量的多孔结构使其具有优异的电磁波阻抗匹配性能，同时电磁波入射至水泥基多孔结构内部后会发生散射、折射、谐振等电磁损耗机制，因此泡沫混凝土具备良好的电磁波损耗性能。
[0003]但传统的吸波泡沫混凝土目前处于开发产品少、吸波频带窄、吸波效能低、强度低的劣势，已报道的吸波泡沫混凝土均采用无电磁损耗能力的传统物理泡沫剂或双氧水、铝粉等化学发泡剂，泡孔形状受发泡剂制约，在吸波泡沫混凝土内部仅通过外加吸波剂和多孔结构协同产生电磁损耗，发泡剂本身并未对电磁损耗机制做出贡献，限制了吸波泡沫混凝土的电磁损耗能力。例如专利技术专利202010356675.5公开的一种导电吸波功能型加气混凝土，以铝粉为发泡剂，氧化石墨烯、碳纤维为吸波剂，在
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10dB的吸波频宽最大仅有2.1GHz，抗压强度不超过5.2MPa。又如专利技术专利202210392830.8公开的炭黑
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碳纤维复合吸波泡沫混凝土，以炭黑为吸波剂，采用物理发泡方式制备，0.1~5GHz内反射率小于
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10dB的频宽最大仅为0.7GHz。而专利技术专利202210484379.2公开的分层功能化泡沫混凝土材料，在低频段1.1~2.4GHz时最佳吸波性能达到
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17dB，但材料表面为异形结构，不利于实际应用且制备工艺繁琐、增加成本。因此，亟需开发新型吸波泡沫混凝土多孔材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对以上问题，提供了一种水泥基发泡吸波保温混凝土及其制备方法。
[0005]本专利技术采取如下技术方案：一种水泥基发泡吸波保温混凝土，按质量百分比计，包括以下组分：水泥30%~75%，二次铝灰5%~50%，掺合料1%~50%，吸波剂1%~10%，减水剂0.5%~2%，稳泡剂0.5%~2.5%，碱激发剂0.5%~5%，速凝剂0.5%~4%，改性材料0.5%~2%，分散剂0.2%~2%；还包括水，水与水泥的质量比为0.5~1.1。
[0006]进一步，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等水泥中的任意一种。
[0007]进一步，所述二次铝灰为一次铝灰经炒灰或压榨等方法提纯后的二次铝灰，二次铝灰的粒径在40目到300目之间。
[0008]进一步，所述掺合料为生石灰、石膏、粉煤灰、硅灰等掺合料中的一种或任意几种组合。
[0009]进一步，所述吸波剂为纳米炭黑、纳米石墨粉、碳纳米管、纳米金属氧化物、纳米金属粉中的一种或任意几种组合，吸波剂的粒径在10nm~500nm范围。
[0010]进一步，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂等市售减水剂的一种或任意几种组合，减水剂为液体或粉体。
[0011]进一步，所述稳泡剂为硬脂酸钙、羧甲基纤维素、硅树脂聚醚乳液类、非离子表面活性剂或其它市售发泡混凝土稳泡剂的任意一种。
[0012]进一步，所述碱激发剂为氢氧化钠、氢氧化钙、水玻璃等碱性激发剂的任意一种。
[0013]进一步，所述速凝剂为硫酸铝水溶液、铝酸钠、铝酸钾、硅酸钠、硅酸钾或其它市售速凝剂任意一种。
[0014]进一步，所述改性材料为聚丙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维等纤维中的一种或任意一种组合。
[0015]进一步，所述利用二次铝灰在碱激发剂下的发泡作用构建的水泥基多孔吸波保温结构可以设置为单层平板结构，也可以设置为多层复合结构。
[0016]进一步，所述单层水泥基发泡吸波保温混凝土为平板型，单层吸波保温混凝土密度在200kg/m3~1000kg/m3。
[0017]进一步，所述多层复合水泥基发泡吸波保温混凝土包括至少两层，多层复合吸波保温混凝土平均密度在220kg/m3~900kg/m3。
[0018]一种水泥基发泡吸波保温混凝土的制备方法，包括以下步骤：1）发泡浆体制备：按前述水泥基发泡吸波保温混凝土的配比，首先将水泥、掺合料预先混合均匀成组分A1，在将吸波剂、减水剂、稳泡剂、碱激发剂、速凝剂、改性材料、分散剂和水进行混合、搅拌，形成分散均匀的组分B1，然后将组分A1和组分B1搅拌至混合均匀，得到吸波水泥浆体，最后将二次铝灰掺入吸波水泥浆体中快速搅拌，得到二次铝灰发泡水泥浆体C1。
[0019]2）单层水泥基发泡吸波保温混凝土成型：将1）制备得到的二次铝灰发泡水泥浆体C1快速浇注至预备好的模具中，静置发泡成型为板N1。
[0020]3）多层水泥基发泡复合吸波保温混凝土成型：按多层设计的配比重复1）步骤制备其余层的二次铝灰发泡水泥浆体C2，然后将板N1表面的发气面包头切割后，将发泡浆体C2浇注至板N1表面，静置发泡成型为板N2，制备板N3依次循环步骤3）即可，制备板Nn以此类推，n大于3。
[0021]4）试件切割：待2）或3）中吸波保温混凝土达到可脱模强度时，将试件表面发气面包头切割掉，在将试件按照应用规格进行切割分块。
[0022]5）试件养护：将4）中分割后的试件放置于标准养护室内进行养护，或放置于混凝土加速养护箱中进行加速养护得到成品。
[0023]本专利技术以水泥为主要胶凝材料，二次铝灰、掺合料、吸波剂、外加剂（包括减水剂、稳泡剂、速凝剂、分散剂等）、碱激发剂、改性材料、水为主要原料，利用二次铝灰在碱激发剂下的发泡作用构建水泥基多孔吸波保温结构，拓宽了吸波频带，增强吸波效能，同时保证多孔材料具备较高的力学强度。
[0024]本专利技术采用二次铝灰作为新型水泥发泡剂，二次铝灰内含有大量的金属氧化物微粉，具备传统水泥发泡剂所未有的电磁损耗能力，可协同外加高效吸波剂共同产生电磁损耗，扩展电磁损耗机制，增强水泥基体吸波性能。
[0025]同时将二次铝灰结合高效吸波剂进行化学发泡，形成三维方向排列的单层或多层
复合的吸波谐振群结构，发泡形成的大量泡孔结构可达到良好的阻抗匹配，使电磁波尽可能多的入射进入吸波保温混凝土内部，在内部由无数个谐振器组合而成的吸波谐振群结构中发生散射、干涉、谐振等损耗机制，同时在每个谐振器的孔壁处产生电磁损耗，结合调控孔结构参数和λ/4吸波体干涉相消原理，利用水泥基吸波材料基体和谐振群结构的耦合损耗机制提升吸波效能，拓宽吸波频宽，并且大量的孔结构保证良好的保温效果。
[0026]同时二次铝灰内含有硫酸盐类化合物，在泡孔形成早期可起到一定速凝及早强效果，使得二次铝灰发泡产生的气泡在泡孔未破灭或未发生形貌损坏时便由外部包裹的水泥浆体凝固成型，可形成形貌良好的泡孔结构，提升了多孔材料的抗压强度，而传统水泥发泡剂不具备这一优点。
[0027]基于上述技术手段制备的水泥基发泡吸波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥基发泡吸波保温混凝土，其特征在于，按质量百分比计，包括以下组分：水泥30%~75%，二次铝灰5%~50%，掺合料1%~50%，吸波剂1%~10%，减水剂0.5%~2%，稳泡剂0.5%~2.5%，碱激发剂0.5%~5%，速凝剂0.5%~4%，改性材料0.5%~2%，分散剂0.2%~2%；还包括水，水与水泥的质量比为0.5~1.1。2.如权利要求1所述一种水泥基发泡吸波保温混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等水泥中的任意一种。3.如权利要求1所述一种水泥基发泡吸波保温混凝土，其特征在于，所述二次铝灰为一次铝灰经炒灰或压榨提纯后获得，所述二次铝灰的粒径在40目到300目之间。4.如权利要求1所述一种水泥基发泡吸波保温混凝土，其特征在于，所述掺合料为生石灰、石膏、粉煤灰、硅灰中的一种或任意几种组合。5.如权利要求1所述一种水泥基发泡吸波保温混凝土，其特征在于，所述吸波剂为纳米炭黑、纳米石墨粉、碳纳米管、纳米金属氧化物、纳米金属粉中的一种或任意几种组合，吸波剂的粒径在10nm~500nm范围。6.如权利要求1所述一种水泥基发泡吸波保温混凝土，其特征在于，所述碱激发剂为氢氧化钠、氢氧化钙、水玻璃等碱性激发剂的任意一种。7.如权利要求1所述一种水泥基发泡吸波保温混凝土，其特征在于，所述改性材料为聚丙烯纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维等纤维中的一种或任意一种组合。8.如权利要求1所述一种水泥基发泡吸波保温混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂或其它市售减水剂的一种或任意几种组合；所述稳泡剂为硬脂酸钙、羧甲基纤维素、硅树脂聚醚乳液类、非离子表面活性剂或其它市售发泡混凝土稳泡剂的任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀志江，吴子豪，解帅，王静，张琎珺，刘蕊蕊，曹延鑫，陈继浩，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：