摘 要

目前的吸波混凝土多数是将吸波剂掺入水泥浆体中而使其具有吸收电磁波的能力，吸波混凝土最初应用于军事领域。然而随着社会的发展，电磁辐射污染已成为当今社会的一大危害。目前存在大多数混凝土的集料无吸波功能的问题，而且在吸波集料方面鲜有研究，因此通过一定手段使集料具有吸波能力或许有益于吸波材料的发展。因此我们进行了吸波功能集料及其水泥基吸波功能材料的制备及性能研究。

提出了吸波功能陶粒的制备方法，以普通陶粒作为基体材料，以钡铁氧体（BaFe₁₂O₁₉）为吸波剂，通过负压吸附使得陶粒上包覆一层钡铁氧体（BaFe₁₂O₁₉）溶胶，煅烧后得到功能陶粒。对不同原料配比、PH值、煅烧温度、保温时间下制备的吸波剂进行了测试，主要通过XRD、SEM以及电磁性能分析，确定了钡铁氧体（BaFe₁₂O₁₉）的制备工艺，制备出性能优良的吸波功能集料。

研究了不同集料类型、不同试样平板结构和不同平板厚度对混凝土性能的影响。结果表明：利用功能陶粒制备的混凝土吸波性能明显改善；添加匹配层的平板吸波性能大大提高；厚度对试样平板吸波性能影响很大，单层平板厚度取20mm时试样在8-17GHz频段内的反射率都小于-8dB，吸波性能较为良好、稳定；利用陶粒制备的混凝土抗压强度相对于以碎石作集料的混凝土有一定降低，当功能集料掺量为60%时，试样平板的28d抗压强度为27Mpa。

关键词：吸波剂；吸波混凝土；吸波性能；力学性能

Abstract

Micro wave absorbing Concrete is a new functional material,which incorporates absorbing agent and therefor has electromagnetic-wave absorbing ability. Micro wave absorbing Concrete was used in military initially. However, with the development of society, the electromagnetic radiation pollution has now become a major threat. Most concrete aggregates do not have absorbing function, and few studies have been made on the wave absorbing aggregates. So it may be beneficial to the development of wave absorbing material through a certain means to make aggregate has the wave absorbing ability. Therefore, we carried out the research on the preparation and properties of absorbing functional material and its cement based absorbing material.

We proposed the method of the preparation of absorbing wave function ceramsite, using ceramsite as matrix material, BaFe₁₂O₁₉ as absorbing agent. By negative pressure adsorption, a layer of barium ferrite (BaFe₁₂O₁₉) sol is coated on the ceramsite,and functional ceramsite was obtained after calcination. The absorbing agent was tested under different ratio of raw materials, pH value, calcination temperature and holding time mainly through the XRD, SEM and electromagnetic performance analysis. So the preparation process of barium ferrite (BaFe₁₂O₁₉) was determined, and the absorbing function aggregates with excellent properties were prepared.

The influences of different aggregate types, different aggregate content, flat plate structure and different plate thickness on the performance of concrete are studied.The results showed that: the absorption performance of concrete prepared by functional ceramsite was significantly improved; The absorption performance of the plate is greatly improved by adding the matched layer; When the thickness of the single layer is 20mm, the reflectivity of the sample in the 8 ~ 17GHz band is less than -8dB which means the wave absorbing performance is relatively good and stable; The compressive strength of the concrete prepared by the ceramsite material is lower than that of the concrete in the gravel,and the 28d compressive strength of the sample plate is 27Mpa when the content of functional aggregates is 60%.

Key Words：Absorbing agent; Microwave absorbing concrete;Absorbing properties; Mechanical properties

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2电磁吸波材料研究的目的与意义 1

1.2.1电磁波的来源 1

1.2.2电磁波的危害 2

1.2.3电磁波的防护 3

1.3吸波材料的定义与分类 3

1.4水泥基吸波材料的研究现状 4

1.4.1国内研究概况 4

1.4.2国外研究概况 4

1.4.3水泥基吸波材料目前存在的问题 5

1.5本文的主要研究内容 6

第2章 实验原料与测试方法 7

2.1实验原料及实验设备 7

2.1.1制备钡铁氧体的原料 7

2.1.2制备功能陶粒的原料 7

2.1.3制备吸波功能集料混凝土的原料 7

2.1.4实验设备 8

2.2测试方法 8

2.2.1X射线衍射分析（XRD） 8

2.2.2扫描电镜测试（SEM） 8

2.2.3热重（TG）和差示扫描量热（DSC）分析 8

2.2.4电磁参数的测量 9

2.2.5力学性能的测量 9

2.2.6吸波性能的测量 9

第3章 功能陶粒的制备与性能研究 11

3.1钡铁氧体的制备与性能研究 11

3.1.1钡铁氧体的制备工艺流程 11

3.1.2钡铁氧体制备的工艺条件 12

3.1.3实验结果分析 12

3.2功能陶粒的制备 17

3.2.1功能陶粒的制备流程 17

3.2.2实验结果分析 17

3.3本章小结 18

第4章 功能集料吸波混凝土的制备与性能研究 20

4.1吸波混凝土的制备流程 20

4.1.1吸波试样平板的制备 20

4.1.2力学试样平板的制备 21

4.2结果分析与讨论 21

4.2.1吸波性能的测试结果 21

4.2.2力学性能的测试结果 24

4.3本章小结 24

第5章 结论与展望 26

5.1主要结论 26

5.2展望 26

参考文献 27

致谢 29

第1章 绪论

1.1引言

随着科学技术的逐渐发展,电子产业以及产品的高速发展,电磁波作为信息传播最迅速、最常见的载体,在军事、民用等方面广泛的得到了应用，这使得人们生活的品质得到了大幅度的提高，物质及精神财富日益饱满充实。然而，人们在享受着现代生活的便利与舒适的同时，有一种看不见、摸不着的环境污染——电磁环境污染也慢慢的充斥于我们的生活，这严重的破坏了我们地球原本良好的电磁生态。根据调查，仅仅只考虑人类活动的影响，地球上电磁能量都将以7%-14%的比例逐年递增，在50年以后，地球上的电磁能量将增加700倍。由此可见，我们地球的电磁环境正逐渐的被破坏。很多研究者都预测，电磁污染将成为21世纪的最主要的污染。因此，采取一定的手段进行电磁防护十分必要。

1.2电磁吸波材料研究的目的与意义

1.2.1电磁波的来源

电磁波(Electromagnetic Wave)又叫电磁辐射^[1]，由垂直于电磁波的传导方向并相互垂直的电场以及磁场分量所组成，传播的速度有限并且随时间而变化。当位置处在干扰源的附近并且频率较低时，电场和磁场的分量根据干扰源特性的不同而有很大的差别。远离干扰源或者是频率较高的时候，电磁波以平面波的形式存在。电磁波频率的分布范围十分广泛，电磁辐射由低频率到高频率，主要分为：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。