含TiO2 电磁波吸收骨料及其在混凝土中的应用外文翻译资料

 2021-10-24 02:10

英语原文共 8 页

含TiO2 电磁波吸收骨料及其在混凝土中的应用

吕林女，何永佳，平兵，王发洲，胡曙光

摘要：首次提出了混凝土中使用的电磁波吸收（EMWA）功能骨料的概念。通过将TiO2 粉末分散到粘土中然后煅烧来制备。与具有砾石骨料或普通陶粒骨料的混凝土相比，用功能骨料制备的混凝土的电磁波吸收能力显着提高。通过在水泥浆中加入锰锌铁氧体粉末可以实现进一步的改进。在8-18 GHz的测试范围内，低于-10 dB的吸收带宽大于8 GHz。此外，用功能骨料制备的混凝土抗压强度（水/水泥比= 0.4）在28天时高于28MPa，可直接用作建筑物的结构构件。

  1. 简介

随着无线通信技术的迅速发展和各种高频电气电气设备的广泛应用，电磁干扰（EMI）对人体健康的不良影响越来越受到关注。EMI不仅对人类健康有害，而且还带来其他严重问题，如信息泄漏，通信和广播信号失真，更不用说自动设备故障和军事指挥系统故障。

为了防止这些问题，必须为建筑物配备EMI防护功能。水泥基材料是最常用的建筑材料，但传统水泥基材料的EMI防护效果非常低。许多研究人员试图通过在陶瓷基质中添加不同类型的EMWA功能相来制备EMWA混凝土，如氧化石墨烯，焦粉，炭黑，石墨，纳米碳管（NCT），碳丝和碳纤维。此外，Chung，Wen，Henrik，

Cloete，Li和Xiong等人也使用钢夹，不锈钢纤维，细金属丝，粉煤灰铁氧体 粉末和TiO2粉末等作为水泥浆体中的EMWA功能相。另外，发现材料的孔隙结构和孔隙率对EMWA能力有显着影响，使用聚苯乙烯泡沫和空心玻璃珠等多孔材料添加入混凝土，以提高EMWA的能力。

然而，传统的EMWA混凝土存在许多缺点。首先，EMWA功能组分仅存在于水泥浆中，并且它们通常不能很好地分散。混凝土中水泥浆的体积含量仅为30％左右，骨料的体积含量通常在60％以上。普通聚合没有EMWA功能。由于这些原因，混凝土中电磁波的吸收受到限制。其次，对于传统的EMWA混凝土，很难同时在EMWA能力和结构性能之间取得平衡。在水泥浆中加入EMWA官能相通常会削弱混凝土的机械性能。通常，当水泥浆中EMWA功能相的含量达到有效阈值时，混凝土几乎失去其结构性能，这限制了水泥基EMWA材料的适用性。例如，添加碳粉，石墨粉，铁氧体粉或多孔材料如EPS泡沫和中空玻璃珠，大大降低了混凝土的强度和抗裂性能。甚至消除了它作为结构的承载部分的用途。因此，为了满足机械性能，水泥浆中只能使用少量吸附剂，其含量有限，难以改变各种条带下混凝土的EMWA特性。因此，传统EMWA混凝土的有效吸收带宽很窄（通常只有几GHz）。

在混凝土中制作骨料具有EMWA能力对解决上述问题非常有帮助。当这种骨料用于制备混凝土时，电磁波不仅被具有吸收剂的水泥浆吸收，而且还被骨料吸收。为此，一些研究人员试图使用粉碎的磁铁矿或赤铁矿作为功能性骨料来制备混凝土。尽管这些铁矿石聚集体对EMWA有一些影响，但是它们的矿物组分的波动和它们不可控制的电磁特性使得难以制备具有所需EMWA性能的混凝土。

本文首先提出了EMWA功能聚合（FA）的概念。它是通过将某些含量的纳米TiO2 粉末分散到粘土中，然后将混合物造粒并煅烧而制备的。设计思路是利用纳米TiO2 使聚合物具有介电损耗特性，对EMWA有效，用功能聚集体代替普通聚集体制备混凝土。通过这样做，混凝土中含有较多的各种EMW吸收剂，分别加入骨料和水泥浆中，因此大大延长了混凝土对EMW的吸收面积，大大提高了混凝土的EM参数可调性。此外，可以避免由于在水泥浆中添加过多吸收剂而导致的微观结构劣化导致的低机械强度的缺陷。结果，将获得具有良好机械性能的EMWA混凝土。本文首次报道了这种功能骨料和混凝土的制备方法，并对其微观结构，物理和电磁性能进行了研究。

2.实验

2.1.原料

在实验中使用从粘土坑挖出的普通粘土作为功能骨料的基质材料，其化学成分列于表格1.普通波特兰水泥用于制备混凝土，其化学成分也列于表格1.纳米TiO2 粉末用作EMW吸收剂，用于制备功能性聚集体。它是由80％锐钛矿和20％金红石组成的混合晶体，扫描电子显微镜（SEM）图像呈现于图。1.将30％锰锌铁氧体粉末按水泥重量加入水泥浆中，以增强微波吸收性能。锰锌铁氧体粉末的

SEM图像如下图2.在该实验中，为了改善细粉的分散和新拌混凝土的流动性，还使用少量的羟丙基甲基纤维素和多羧酸超增塑剂。

表1

化学成分

二氧化硅

Al

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