一种吸收电磁波环保混凝土及其制备方法

1.本发明属于建筑材料领域，涉及利用工业固体废弃物制备吸收电磁波的环保混凝土。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.申请公布号cn113277784a的中国发明专利《一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土》，提出一种吸收电磁波混凝土的制备方法和原材料，包括水泥20-35%；砂15-35%；吸波材料35-40%，其余为水；其中，吸波材料是浮石骨料，pedot，还原氧化石墨烯，四氧化三铁颗粒。
5.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。
6.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。


技术实现要素：

7.本发明针对目前存在缺陷，提出一种有效利用工业固体废弃物制备吸收电磁波的环保混凝土。
8.本发明的上述技术目的通过以下技术方案实现：第一方面，提供一种吸收电磁波环保混凝土，按照重量百分比的组分组成：15~25%的粉料、25~35%的细骨料、35~45%的粗骨料、6~10%的液料及0.1~0.3%的纤维组成，以上组分的重量百分比之和为100%；其中：所用粉料由以下重量比的组分组成：矿渣25~35，粉煤灰15~20，普通硅酸盐水泥20~30，沸石粉10~15，硫酸钡粉10~15，分散剂1~5；所述细骨料包括天然砂和重晶石砂，重量比组分为天然砂60，重晶石砂40；所述粗骨料包括钢渣粗骨料和天然碎石，重量比组分为天然碎石60，钢渣粗骨料40；所述液料由以下重量比
的组分组成：水97~99.2，减水剂0.8~3.0。
9.优选的，所述的矿渣为水淬高炉矿渣，比表面积不小于350m2/kg，粉煤灰为i级粉煤灰；沸石粉为i级天然沸石粉，比表面积不小于500m2/kg，水泥为p.o42.5普通硅酸盐水泥；优选的，碎石粒径4.75~25毫米，钢渣采用热闷法处理工艺制造，粒径5~20毫米；优选的，所述分散剂为粉末状的六偏磷酸钠分析纯，分子式是(napo3)
6 ；优选的，所述天然砂细度模数2.4~2.8，不含泥；重晶石砂细度模数2.6~2.8，粒径0~2.5毫米，化学分子式为baso4•
2h2o；优选的，所述的水为当地可以饮用的自来水；所述的减水剂为液态聚羧酸高效减水剂；优选的，所述的纤维为聚丙烯纤维，纤维直径25~35微米，长度6~12毫米；第二方面，提供了一种制备如第一方面中任意一项所述的一种吸收电磁波环保混凝土的方法，包括如下步骤：s1：将粗骨料先放入搅拌器内，加入粉料，而后放入细骨料和聚丙烯纤维，搅拌180秒，再加入水和减水剂搅拌150~180秒；s2：将搅拌好的混合料倒入模具中，在标准条件下养护28天，脱模，即得混凝土。
10.本发明在参考相关文献资料的基础上，经过实验室内的正交试验，确定了材料组成及最佳材料用量，与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：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；本发明的混凝土掺加矿渣、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。
具体实施方式
11.下面对本发明的实施例做详细说明：本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出详细的实施方式和具体操作过程，对于这些实施例的说明用于帮助理解本发明，并不构成对本发明的限定。
12.下述实施例中的试验方法，如无特殊说明，均为常规方法，实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均可以通过常规的商业途径购买得到。
13.实施例1:一种吸收电磁波环保混凝土，由重量百分比为22%的粉料、30%的细骨料、38%的粗骨料、9.9%的液料及0.1%的聚丙烯纤维组成。其中：粉料由以下重量比的组分组成:矿渣35，粉煤灰15，硅酸盐水泥26，硫酸钡粉10，沸石粉10，分散剂4；细骨料由以下重量比的组分组成：天然砂60，重晶石砂40；粗骨料由以下重量比的组分组成，天然碎石60，钢渣40；
液料由以下重量比的组分组成：水97，聚羧酸高效减水剂3。单位体积配合比见表1。
14.制备方法：s1：将粗骨料先放入搅拌器内，加入粉料，而后放入细骨料和聚丙烯纤维，搅拌180秒，再加入水和减水剂搅拌150秒；s2：将搅拌好的混合料倒入模具中，在标准条件下养护28天，脱模，即得混凝土。
15.实施例2:一种吸收电磁波环保混凝土，由重量百分比为20%的粉料、32%的细骨料、40%的粗骨料、7.85%的液料及0.15%的聚丙烯纤维组成。其中：粉料由以下重量比的组分组成:矿渣30，粉煤灰18，硅酸盐水泥20，硫酸钡粉15，沸石粉14，分散剂3；细骨料由以下重量比的组分组成：天然砂60，重晶石砂40；粗骨料由以下重量比的组分组成，天然碎石60，钢渣40；液料由以下重量比的组分组成：水98，聚羧酸高效减水剂2。单位体积配合比见表1。
16.制备方法：s1：将粗骨料先放入搅拌器内，加入粉料，而后放入细骨料和聚丙烯纤维，搅拌180秒，再加入水和减水剂搅拌180秒；s2：将搅拌好的混合料倒入模具中，在标准条件下养护28天，脱模，即得混凝土。
17.对比例1某市售c40普通硅酸盐混凝土，其组分配比如下：p.o42.5普通硅酸盐水泥260kg/m3、中砂750kg/m3，细度模数2.65、石子1108kg/m3，粒径5-25毫米、水155kg/m3、固态聚羧酸减水剂5.26kg/m3，矿渣65kg/m3，比表面积350m2/kg；单位体积配合比见表1。
18.制备方法：上述材料混合均匀，搅拌150秒，置于标准条件养护28天即可。
19.表1实施例及对比例混凝土单位体积配合比（kg/m3）性能测试与分析依据住房与城乡建设部发gb/t50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》、gb/t50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，测试了实施例1-2和对比例1的混凝土试件的性能参数，均满足c40混凝土性能要求；其中28天的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度如表2所示：表2 实施例与对比例混凝土强度上述实施例1和2，依据gjb2038-94《雷达吸波材料反射率测定方法》测试砂浆在2-18ghz吸波性能，混凝土试件厚度10毫米，实施例1最小反射率是-17db，小于-10db吸收带宽8.7ghz；实施例2最小反射率是-19db，小于-10db吸收带宽9.2ghz；对比例1最小反射率是-7.4db，小于-10db吸收带宽4.7ghz。
20.分析发现，本发明混凝土在满足c40混凝土性能的同时，显著提升了吸收电磁波的性能。
21.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明后根据需要对本实施例做出的无创造性贡献的修改，只要在本发明的权利范围内都收到专利法的保护。