CN101880133B - 具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆及其施工方法，属于建材领域。该砂浆由吸波剂、胶凝材料、填料、胶结料、轻骨料、保水填料与增强填料组成。本发明砂浆具有吸收频带宽(100MHz～18GHz)、吸波效果好且兼具保温效果的优点，不仅可以应用于民用建筑物中，还可以应用于建造军事电磁隐形建筑物。

Description

具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种能吸收电磁波并且具有保温作用的功能性砂浆及其施工工艺。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，生活节奏的不断加快，为了方便我们的日常生活，各种设备电视、电脑、电冰箱、微波炉、电视转播塔、手机信号发射站走进了我们的生活。它们不仅给我们带来便利，也给我们带来了对身体的伤害。有文献报道电子设备所辐射出的电磁波影响人体的心血管系统以及免疫、代谢功能，而且对人的视觉系统有不良影响。眼睛对电磁波比较敏感，过高的电磁辐射会引起视力下降、白内障。
新问题给我们提出了新的要求，传统的普通建材已经不能满足人们的需求，研究具有健康环保功能的材料成为建筑材料发展的新方向。防电磁波建筑材料是一种防护人们免受电磁波辐射的最佳选择。建筑用电磁波的防护可以通过两种方法来进行，一种是电磁波的屏蔽，通过屏蔽物减少波源与被保护体之间的电磁波辐射量，使电磁波反射回去，起到保护的作用；另外一种就是电磁波的吸收，是通过吸收物把电磁波能量转化成其它形式的能量，耗散掉电磁波的能量，对被保护体起到保护作用。
中国专利申请200410040170.9公开了一种具有电磁屏蔽功能的水泥基复合材料，是由电磁屏蔽水泥砂浆层、电磁屏蔽建筑腻子层和电磁屏蔽建筑涂料层组成的复合体。其中砂浆层以Ni-Zn铁氧体粉末、石墨、羰基铁粉和短碳纤维为基元材料，添加到水泥砂浆中而成；腻子层以滑石粉为填料，添加适量由Ni-Zn铁氧体粉末、石墨、羰基铁粉等而制得的基元材料组成。该申请为电磁波的屏蔽提供了一种解决方案，然而不能吸收电磁波，耗散掉电磁波的能量。
电磁波吸收建筑材料可以使电磁波在建筑材料中得到消耗，减小电磁波的能量，从而很好的解决电磁波的二次污染问题。如中国专利申请200610098349.9，涉及一种水泥混凝土型吸波材料及其制备方法。所说的水泥混凝土吸波材料，是以水泥混凝土为基材，其中含有无机吸收剂乙炔炭黑或石墨，且分布有气泡。是通过分散无机吸收剂、将经分散的吸收剂加入到水泥中搅拌均匀、再加入水泥泡、加入混凝土速凝剂、浇模等步骤而制得。吸波有效范围为2～16GHz。
然而200610098349.9中涉及的水泥混凝土制品，虽然吸波范围在2～16GHz，但在吸收范围高频频带相对较窄；另一方面，该制品为浇模块状材料且功能较为单一，应用范围受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有吸收频带宽(100MHz～18GHz)、吸波效果好且兼具保温效果的建筑砂浆。
本发明具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆，该砂浆中含有吸波剂和作为轻骨料的膨胀珍珠岩。
具体的，由吸波剂、作为胶凝材料的水泥、填料、胶粉、轻骨料、保水填料与增强填料组成，其中：吸波剂为选自电气石粉、乙炔炭黑粉、锰锌铁氧体粉、鳞片状石墨粉中的一种或两种或多种的组合，吸波剂在砂浆中所占质量百分比为5％到48％；轻骨料为膨胀珍珠岩，在砂浆中所占质量百分比为10％到45％。
其中，所述胶凝材料为水泥，在砂浆中所占质量百分比为10％到50％；
所述填料为选自灰钙、重钙中的一种或两种的组合，在砂浆中所占质量百分比为10％到60％；
所述胶粉为可分散乳胶粉，在砂浆中所占质量百分比为1％到4％；
保水填料为纤维素，可选用羟丙基甲基纤维素，在砂浆中所占质量百分比为1％到4％；
增强填料为pp纤维，在砂浆中所占质量百分比为1％到4％。
所述吸波剂优选使用鳞片状石墨粉，或鳞片状石墨粉与其他吸波材料的组合。此时，所述吸波剂在砂浆中所占质量百分比为5％到45％；轻骨料膨胀珍珠岩在砂浆中所占质量百分比为10％到30％。
本发明还提供上述具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆的施工方法，是将吸波剂、胶凝材料、填料、胶结料、轻骨料、保水填料与增强填料搅拌均匀成干混料，加水成稀糊状，在内墙或外墙进行刮抹施工。
所述水与干混料的质量比为1∶3。刮抹总厚度为1～8cm。具体采用分层施工方式，每次刮抹厚度在1cm，且按施工要求保证砂浆层总厚度。
采用以上方案，本发明为了达到吸收频带宽(100MHz～18GHz)、吸波效果好的目的，在砂浆中加入了膨胀珍珠岩及吸波剂。在砂浆中，水泥颗粒和吸波剂与膨胀珍珠岩组成基体相和填充相两相系统，基体相为水泥颗粒与吸波剂，填充相为膨胀珍珠岩。电磁波在这两相系统中，进行反复反射和吸收，并在膨胀珍珠岩内产生共振，将电磁波能转换为热能，从而消耗电磁波的能量。另外，由于膨胀珍珠岩的加入，均匀分散在砂浆中成型后，使普通砂浆具有了保温效果。还有，砂浆为干混砂浆，可进行现场施工，在施工时，根据电磁波能量和频率的大小选择不同的厚度，厚度从1cm到8cm不等，施工灵活。
本发明具电磁波吸收轻质保温砂浆，可施用于建筑的内墙或外墙，作为内墙涂覆材料时，可以有效吸收室内电器等产生的电磁波，消除电磁波对人员的影响；施用于外墙时，可阻隔并吸收电视、手机等信号塔的电磁辐射，减少信号在建筑物之间的反射，减少通讯或传输过程中的信号‘重影’。同时，电磁波吸收砂浆不仅可以应用于民用建筑物中，还可以应用于建造军事电磁隐形建筑物。
具体实施方式
建材领域中，砂浆和腻子在建筑施工中所起的作用不同，砂浆可以作为建筑物的主体进行浇筑，用量大，厚度厚，对配方材料要求的质量高；而腻子只起粘结、勾缝等次要的辅助作用，用量少，厚度薄。本发明提供一种具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆，包括吸波剂、胶凝材料、填料、胶结料、轻骨料、保水填料和增强填料。其中：
吸波剂：为选自电气石粉、乙炔炭黑粉、铁氧体粉、鳞片状石墨粉中的一种或两种或多种的组合，组合使用时组合比例无限制。吸波剂在本发明中为功能性材料，其可以与电磁波发生作用，最终使电磁波在涂覆材料中产生涡流损耗、磁滞损耗，损耗电磁波的能量。吸波剂在砂浆中所占质量百分比为5％到48％。
吸波剂中电气石、乙炔炭黑粉、锰锌铁氧体粉、鳞片状石墨粉均可从现有商品中选购。优选单一或组合使用鳞片状石墨粉。
胶凝材料：水泥。在砂浆中所占质量百分比为10％到50％。
填料：为选自灰钙、重钙中的一种或多种的组合，组合使用时组合比例无限制。填料在砂浆中起骨架作用，在砂浆中所占质量百分比为10％到60％。
轻骨料：为膨胀珍珠岩。在砂浆中所占质量百分比为10％到45％。
胶结料：胶粉，在本发明中防止砂浆施用后干裂、掉粉，在砂浆中所占质量百分比为1％到4％，胶粉可选用可分散乳胶粉。
保水填料：纤维素，在本发明中对砂浆起保水作用。在砂浆中所占质量百分比为1％到4％，纤维素可选用羟丙基甲基纤维素(HPMC)。
增强填料：pp纤维，增加砂浆强度。在砂浆中所占质量百分比为1％到4％。
以上组分材料均可商购，按配比混合均匀即可得到本发明具电磁波吸收轻质保温砂浆(干混砂浆)。
在确定了无机保温砂浆各种材料、材料配比及相应的搅拌操作后，生产工艺如下：根据电磁波大小与频率选择原料-按相应比例进行计量混料，然后将混合材料投入搅拌机进行封闭式搅拌，按照企业标准规定进行计量包装，出厂前进行产品的出厂检验。
使用本发明电磁波吸收轻质保温砂浆的具体施工程序及方法：
一、基层处理
对旧建筑的改造工程，施工前要清除墙面浮灰、油污、隔离剂及墙角杂物，保证施工作业面干净，混凝土墙面上需做界面清理处理。
对新建筑的施工，施工前要在混凝土墙面上需做界面清理处理。
二、砂浆施工
根据吸波砂浆配方将各原料进行混合，随后加入水，控制水与原料的比例(水与原料的比例为1∶3)，进行搅拌。搅拌均匀成稀糊状后，分层进行刮涂施工，每层施工厚度在1～2cm，砂浆层总厚度根据施工现场的吸波要求确定，具体可在(但不限于)1～8cm范围内。
以下以具体实施例详细说明本发明具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆的组配以及吸波性能，但不受实施例的限制。
以下实施例均由所列组分按比例混合成干混砂浆。
实施例一：
Figure BSA00000161648600041
Figure BSA00000161648600051
对吸波性能的检测：按照GJB2038-94标准中的弓形法，在室温(25℃)下对干混砂浆进行测试，显示：砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-7dB，在频率为2GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为2GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为2GHz、13GHz、17GHz附近反射率有一吸收峰，峰值分别为-20dB、-23dB、-28dB。测试结果参考图1所示，A幅表示100MHz～1.8GHz，B幅表示1.8GHz～18GHz。检测指标中，反射率显示了反射波的衰减值，说明本实施例的砂浆能够有效吸收能量，使反射波能量衰减。另外，砂浆厚度增加，能够加大吸收能量，使平均反射率和峰值均下降，反射波的衰减程度更高。
对保温性能的测试：按照GB/T20473-2006对干混砂浆进行检测，结果导热系数为0.08w/(m2·k)，符合标准数值＜0.086w/(m2·k)要求，说明本例砂浆还具有保温功能。
实施例二：
Figure BSA00000161648600052
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，检测结果参见图2，A幅表示100MHz～1.8GHz，B幅表示1.8GHz～18GHz。显示，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-6dB，在频率为5、7、12GHz附近反射率有吸收峰，峰值分别为-17、-20、-25dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-11dB，在频率为4、8、11GHz附近反射率有一吸收峰，峰值分别为-17、-20、-25dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为6、10、13GHz附近反射率有一吸收峰，峰值分别为-26、-24、-28dB。
测得导热系数为0.07w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例三：
Figure BSA00000161648600061
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，显示，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-5dB，在频率为400MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为300MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-13dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为200MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-15dB。
测得导热系数为0.02w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例四：
Figure BSA00000161648600071
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，显示，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-8dB，在频率为200MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为1GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为2GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-26dB。
导热系数为0.085w/(m·k)，具有保温功能。
实施例五：
Figure BSA00000161648600072
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，显示，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-7dB，在频率为17GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为14GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-17dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为12GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-21dB。
导热系数为0.08w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例六：
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，显示，在室温(25℃)下，测出铁电气石粉、铁氧体粉、鳞片状石墨粉质量百分比含量分别为15％、5％、20％，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为200MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为0.9GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为1.5GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-28dB。
导热系数为0.082w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例七：
Figure BSA00000161648600091
对吸波性能的检测：按上述介绍方法，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-5dB，在频率为300MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为1GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为1.6GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-28dB。
导热系数为0.085w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例八：
Figure BSA00000161648600092
Figure BSA00000161648600101
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，显示，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-5dB，在频率为180MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为800MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为16GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-28dB。
导热系数为0.081w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例九：
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，显示，在室温(25℃)下，测出电气石粉、鳞片状石墨粉质量百分比含量分别为12.5％、12.5％，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-8dB，在频率为17GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为14GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为12GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-28dB。
导热系数为0.07w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例十：
Figure BSA00000161648600111
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，显示，在室温(25℃)下，测出电气石粉、乙炔炭黑、鳞片状石墨粉质量百分比含量分别为15％、15％、15％，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-12dB，在频率为18GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为16GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为14GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-28dB。
导热系数为0.085w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例十一：
Figure BSA00000161648600121
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，显示，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为600MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为900MHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为5GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-28dB。
导热系数为0.07w/(m2·k)，具有保温功能。
实施例十二：
Figure BSA00000161648600122
Figure BSA00000161648600131
对吸波性能的检测：按实施例一的方法，测试结果显示，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为17GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-12dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-10dB，在频率为15GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-20dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在100MHz～18GHz频段范围内有好的吸波效果，平均反射率为-13dB，在频率为13GHz附近反射率有一吸收峰，峰值为-28dB。
导热系数为0.07w/(m·k)，具有保温功能。
比较例：参照200610098349.9的配比，按本发明方法得到干混砂浆。
Figure BSA00000161648600132
对吸波性能的检测：按实施例一的方法进行同样测试，结果显示，在室温(25℃)下，砂浆厚度为1cm时，电磁波在高频段(2～16GHz)范围内有吸收，但吸波效果较差，平均反射率仅为-2dB，在低频段(40MHz～2GHz)范围内吸波效果几乎为0dB；砂浆厚度为2cm时，电磁波在高频段(2～16GHz)范围内有吸波效果，平均反射率为-3dB，在低频段(40MHz～2GHz)范围内吸波效果几乎为0dB；砂浆厚度为3cm时，电磁波在高频段(2～16GHz)频段范围内有吸波效果，平均反射率为-5dB在低频段(40MHz～2GHz)范围内吸波效果几乎为0dB。
导热系数为0.40w/(m2·k)，远大于标准要求，说明保温功能较弱。

Claims (5)

1.具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆，其特征在于，由吸波剂、作为胶凝材料的水泥、填料、胶粉、轻骨料、保水填料与增强填料组成，其中：
所述吸波剂在砂浆中所占质量百分比为5％到48％；所述吸波剂使用鳞片状石墨粉，或鳞片状石墨粉与其他吸波材料中的一种或多种的组合，其他吸波材料为电气石粉、乙炔炭黑粉和锰锌铁氧体粉；
所述轻骨料为膨胀珍珠岩，在砂浆中所占质量百分比为10％到45％；
所述水泥，在砂浆中所占质量百分比为10％到50％；
所述填料为选自灰钙、重钙中的一种或两种的组合，在砂浆中所占质量百分比为10％到60％；
所述胶粉为可分散乳胶粉，在砂浆中所占质量百分比为1％到4％；
所述保水填料为羟丙基甲基纤维素，在砂浆中所占质量百分比为1％到4％；
所述增强填料为pp纤维，在砂浆中所占质量百分比为1％到4％。
2.根据权利要求1所述的具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆，其特征在于，所述吸波剂在砂浆中所占质量百分比为5％到45％；轻骨料膨胀珍珠岩在砂浆中所占质量百分比为10％到30％。
3.权利要求1或2所述的具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆的施工方法，其特征在于，将吸波剂、胶凝材料、填料、胶粉、轻骨料、保水填料与增强填料搅拌均匀成干混料，加水成稀糊状，在内墙或外墙进行刮抹施工；刮抹总厚度为1～8cm。
4.根据权利要求3所述的具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆的施工方法，其特征在于，所述水与干混料的质量比为1∶3。
5.根据权利要求3或4所述的具电磁波吸收功能的轻质保温砂浆的施工方法，其特征在于，采用分层施工方式，每次刮抹厚度在1cm，且按施工要求保证砂浆层总厚度。 
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