一种多固废基地聚物吸波混凝土材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多固废基地聚物吸波混凝土材料及其制备方法，该混凝土材料由下到上包括损耗层和匹配层，两层均由固体粉料、吸波剂及碱激发剂构成；其中损耗层以钢纤维与空心玻璃微珠作为吸波剂，匹配层以空心玻璃微珠作为吸波剂，固体粉料是由铁尾矿与矿渣组成，碱激发剂是由固体氢氧化钠、水玻璃与水混合制成。本发明专利技术以铁尾矿和矿渣为主要原料，通过与碱激发剂混合，并利用固废充当吸波剂，得到一种新型吸波混凝土材料，其工艺简单、无CO2排放，在1

【技术实现步骤摘要】
一种多固废基地聚物吸波混凝土材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于吸波材料领域，具体涉及一种多固废基地聚物吸波混凝土材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代无线电通讯技术、微波技术和各类电子产品的广泛应用，电磁辐射成为危害人体和环境的重要污染源。具有电磁波屏蔽及吸收功能的混凝土建筑材料用量大、用途广，同时其本身具有一定的吸波性能，有望解决现代工业越来越严重的电磁波污染。然而，在传统硅酸盐水泥混凝土中添加电磁波屏蔽和吸收材料的方式通常存在以下缺陷：1）电磁波衰减材料的不均匀分布导致混凝土材料性能恶化和衰减效果不佳；2）复合材料和高成本复合材料制备的混凝土材料虽然性能优异，但造价成本高，制备流程复杂；3）单一材料衰减方式单一，衰减电磁波功能弱且衰减波段窄。
[0003]铁尾矿是我国大宗工业固体废弃物的主要组成部分，其尾矿库存量大，不仅占用土地、污染环境，若不加以处理，会造成环境污染和二次资源的浪费。因此，综合利用铁尾矿固废资源是处理大宗工业固废的重要趋势。铁尾矿中含有大量磁性组分，同时兼具透波性能，能够对电磁波产生衰减作用，是一种良好的吸波载体，可以达到防护电磁污染的作用。
[0004]地聚合物作为一种或多种活性硅铝质原料通过碱性激发剂作用下得到具有[SiO4]四面体和[AlO4]四面体结构单元组成的三维立体网络结构的无机胶凝材料，是继传统水泥（OPC）之后的第三代水泥，具有耗能低、制备工序简单、低CO2排放、强度高以及耐久性好等优点。作为一种新型混凝土材料，其原材料来源广泛，以铁尾矿为原料来制备地聚合物，不仅可以有效利用铁尾矿，同时利用铁尾矿自身含有的磁性组分和金属氧化物，还可以达到有效防护电磁波污染的效果。但目前以固废作为地聚物吸波混凝土材料研究较少，因此研究铁尾矿固废制备地聚物吸波混凝土材料对于综合利用尾矿和建筑吸波材料领域具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术缺陷，本专利技术的目的是提供一种多固废基地聚物吸波混凝土材料及其制备方法，其通过添加矿渣、铁尾矿、空心玻璃微珠、钢纤维制备的双层地聚物吸波混凝土材料，显著提高了地聚物的吸波性能和抗压强度，起到了极好的技术效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种多固废基地聚物吸波混凝土材料，其由下到上包括损耗层和匹配层；所述损耗层和匹配层均由固体粉料、吸波剂及碱激发剂构成。
[0007]进一步地，损耗层固体粉料由铁尾矿与矿渣按重量百分数之比为40~60:60~40构成；损耗层吸波剂为钢纤维与空心玻璃微珠的组合物，其中，钢纤维的用量占损耗层固体粉料体积的0.25%~1%，空心玻璃微珠的用量占损耗层固体粉料体积的10%~20%；损耗层碱激发剂为固体氢氧化钠、水玻璃与水的混合物；其中，水玻璃的用量为损耗层固体粉料质量的
25%~40%，固体氢氧化钠的用量为水玻璃质量的0.1~0.3倍，水的用量与损耗层固体粉料的质量比为0.1~0.3；匹配层固体粉料由铁尾矿与矿渣按重量百分数之比为40~60:60~40构成；匹配层吸波剂为空心玻璃微珠，其用量占匹配层固体粉料体积的10%~20%；匹配层碱激发剂为固体氢氧化钠、水玻璃与水的混合物；其中，水玻璃的用量为匹配层固体粉料质量的25%~40%，固体氢氧化钠的用量为水玻璃质量的0.1~0.3倍，水的用量与匹配层固体粉料的质量比为0.1~0.3。
[0008]进一步地，按重量百分数之和为100%计，所述铁尾矿中各组分所占质量百分数为：SiO
2 30%~50%、Al2O
3 10%~20%、Fe2O
3 20%~30%、CaO 5%~10%、MgO 1%~3%、K2O 1%~3%、Na2O 1%~3%、TiO
2 1%~2%、MnO 0.1%~0.5%，其烧失量为0.4%~1%；所述矿渣中各组分所占质量百分数为：SiO
2 25%~40%、Al2O
3 5%~20%、Fe2O
3 0.1%~1%、CaO 30%~50%、MgO 1%~3%、TiO
2 1%~2%、Na2O 0.1%~1%、K2O 0.1%~0.5%，其烧失量为1%~5%。
[0009]更进一步地，所述铁尾矿的粒径小于0.075 mm，其在使用前需经300℃~700℃煅烧1~3 h；所述矿渣为S75、S95或S105级中的一种或者多种，其粒径小于0.075 mm，使用前需经60℃~100℃烘干至恒重。
[0010]进一步地，所述钢纤维的截面直径为0.5~1 mm，长度为8~30 mm。
[0011]进一步地，所述空心玻璃微珠的粒度为10~250 μm，密度为0.1~0.7 g/ml。
[0012]进一步地，所述碱激发剂的溶液模数为0.8~2.0；所述水玻璃的模数为3.3，固体含量为34%，波美度为40。
[0013]所述多固废基地聚物吸波混凝土材料的制备方法包括以下步骤：步骤S1：将铁尾矿和矿渣按比例混合均匀，得到损耗层固体粉料，然后将空心玻璃微珠与该损耗层固体粉料混合均匀，得到混合粉料A；步骤S2：另将铁尾矿和矿渣按比例混合均匀，得到匹配层固体粉料，然后将空心玻璃微珠与该匹配层固体粉料混合均匀，得到混合粉料B；步骤S3：按比例将固体氢氧化钠溶解于水中，并加入水玻璃搅拌混匀后静置24 h，分别得到用于损耗层或匹配层的碱激发剂；步骤S4：将所得混合粉料A和用于损耗层的碱激发剂混合搅拌3~7min后倒入钢模底部进行浇筑，并在浇筑过程中、待浆体粘稠时添加钢纤维使其分散均匀，待浆体凝固后得到损耗层，其厚度为15 mm~25 mm，优选为20 mm；步骤S5：另将所得混合粉料B与用于匹配层的碱激发剂搅拌均匀，倒入制备好的损耗层上部，待凝固后得到匹配层，其厚度为5 mm~15 mm，优选为10 mm；步骤S6：将试样连同钢模密封，在一定养护温度和养护时间下养护成型，脱模后在室温下养护。
[0014]进一步地，步骤S6中养护成型的温度为60℃，时间为6 h；室温养护的时间为7天。
[0015]本专利技术主要采用铁尾矿、空心玻璃微珠、钢纤维三种原料复配对电磁波起到协同衰减作用，同时采用双层板设计，通过加入的空心玻璃微珠、钢纤维复合作用，共同提高地聚物的吸波性能和抗压强度。其中，匹配层采用空心玻璃微珠作为吸波剂，改变了地聚物表
面阻抗，使得电磁波能够引入材料表面，在通过匹配层时，利用铁尾矿的电磁衰减效应及空心玻璃微珠的协同作用，使电磁波被衰减了一部分；再经过损耗层时，在损耗层内部，铁尾矿中的金属组分与钢纤维及空心玻璃微珠复合，且钢纤维是在浆体粘稠时加入，这使得钢纤维可以在损耗层形成杂乱无章的无序立体架构，而不是沉积在地聚物的底部，此种散乱接触的立体架构可固定包含大量的空心玻璃微珠，钢纤维的立体网络结构形成网络结构的导电网络，反射电磁波，配合空心玻璃微珠多层反射、折射及共振作用，协同衰减电磁波，因而能够将电磁波的吸波效果显著提升；同时，铁尾矿将立体网格完全包围填充，通过铁磁共振吸收、涡流及磁滞等衰减吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多固废基地聚物吸波混凝土材料，其特征在于，由下到上依次包括损耗层和匹配层；所述损耗层和匹配层均由固体粉料、吸波剂及碱激发剂构成；其中，损耗层及匹配层所用固体粉料均由铁尾矿与矿渣按重量百分数之比为40~60:60~40构成；损耗层所用吸波剂为钢纤维与空心玻璃微珠的组合物，其钢纤维的用量占损耗层固体粉料体积的0.25%~1%，空心玻璃微珠的用量占损耗层固体粉料体积的10%~20%；匹配层所用吸波剂为空心玻璃微珠，其用量占匹配层固体粉料体积的10%~20%；损耗层及匹配层所用碱激发剂均为固体氢氧化钠、水玻璃和水的混合物，其中水玻璃的用量为相应损耗层或匹配层固体粉料质量的25%~40%，固体氢氧化钠的用量为水玻璃质量的0.1~0.3倍，水的用量与相应损耗层或匹配层固体粉料的质量比为0.1~0.3。2. 如权利要求1中所述的一种多固废基地聚物吸波混凝土材料，其特征在于，按重量百分数之和为100%计，所述铁尾矿中各组分所占质量百分数为：SiO
2 30%~50%、Al2O
3 10%~20%、Fe2O
3 20%~30%、CaO 5%~10%、MgO 1%~3%、K2O 1%~3%、Na2O 1%~3%、TiO
2 1%~2%、MnO 0.1%~0.5%，其烧失量为0.4%~1%；所述矿渣中各组分所占质量百分数为：SiO
2 25%~40%、Al2O
3 5%~20%、Fe2O
3 0.1%~1%、CaO 30%~50%、MgO 1%~3%、TiO
2 1%~2%、Na2O 0.1%~1%、K2O 0.1%~0.5%，其烧失量为1%~5%。3. 如权利要求1所述的一种多固废基地聚物吸波混凝土材料，其特征在于，所述铁尾矿的粒径小于0.075 mm，其在使用前需经300℃~700℃煅烧1~3 h；所述矿渣为S75、S95或S105级中的一种或者多种，其粒径小于0.075 mm，使用前需经60...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶峰，宁旭文，杨浪，王天宇，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：