CN107954662B - 一种自修复电磁防护水泥砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自修复电磁防护水泥砂浆，按照质量百分比，每千克的水泥砂浆中含有：水泥240g，氧化铁皮700g，碳纤维32g，微胶囊10g，HPMC 3g，可再分散乳胶粉15g，微胶囊是使用原位聚合法制备的脲醛树脂包裹环氧树脂微胶囊，其中修复液使用环氧树脂+氧化铁皮的混合液。本发明的有益技术效果是：混凝土搅拌时加入含有修复液的微胶囊或中空纤维，当缺陷产生时，微胶囊或中空纤维在应力的作用下发生破裂，其中的修复剂渗入到裂缝中，修复剂固化抑制裂缝进一步扩展，从而实现混凝土裂缝的自修复。

Description

一种自修复电磁防护水泥砂浆
技术领域
本发明涉及一种水泥砂浆，尤其涉及一种自修复电磁防护水泥砂浆。
背景技术
在信息高度发达的今天，电磁波作为信息传递的主要媒介，已成为人民、军队、政府部门工作和生活的重要组成部分，但相应的，也产生了许多问题。电磁辐射会造成信息泄露，信息安全问题越来越凸显，围绕信息获取、使用、控制和保密的斗争已成为维护国家安全和社会稳定的焦点之一。电磁辐射还是危害人类健康的潜在杀手，人体长期电磁暴露会产生各种不良症状，甚至会有致癌、致畸和致突变等倾向。因此，如何限制电磁波的辐射范围，减少其对设备、人员的不良影响，是当前的一个重大课题。
使用电磁防护水泥砂浆，采用结构型水泥基屏蔽材料，可实现结构功能一体化，实现对一些军用固定目标(如掩体)、建筑物(如雷达站宿舍)等的防护，此方案具有长期稳定、成本低廉、电磁防护效果良好等特点。电磁防护水泥砂浆是通过向水泥中添加导电填料，取代普通砂浆中的部分或全部砂，形成的一种特种砂浆。其基本构成是水泥/砂浆+导电填料+助剂构成，其中导电填料一般是铁氧体粉末、石墨、炭黑、碳纤维、镍纤维、不锈钢纤维、钢屑、铁粉等中的一种或几种，助剂包括增稠剂、分散剂、保水剂等。使用时将几种原料混合，然后加入水，搅拌均匀后即可应用。
在实际应用时，电磁防护水泥砂浆一般作为抹灰层，直接涂抹到建筑物外墙或内墙上，施工完成的电磁防护水泥层受多种因素影响，有时会出现裂缝、孔洞等缺陷，这些缺陷的存在不仅会导致安全隐患，还为电磁波泄露提供了通道，降低建筑的整体电磁防护效果。然而，电磁防护水泥层一般不是建筑的最外层，其表面常被保温层、装饰层等覆盖，缺陷的检测是个难题，检测后的修复工程更是复杂。
自修复混凝土技术是基于仿生学原理发展而来的一种新型混凝土修复技术，其原理是在混凝土搅拌时加入含有修复液的微胶囊或中空纤维，当缺陷产生时，微胶囊或中空纤维在应力的作用下发生破裂，其中的修复剂渗入到裂缝中，修复剂固化抑制裂缝进一步扩展，从而实现混凝土裂缝的自修复。
专利CN200410088850.8介绍了一种电磁屏蔽水泥，使用3％-30％的导电碳黑或导电碳纤维作为填料，加入水泥熟料和石膏粉的混合物中，加水进行混合搅拌，制成电磁屏蔽水泥，厚度为3mm的屏蔽水泥，在30MHz-1.5GHz频段，屏效可达18.1-26.6dB。专利CN200410040170.9中，以Ni-Zn铁氧体粉末、石墨、羰基铁粉和短碳纤维为导电填料，填加到水泥砂浆中制成电磁屏蔽水泥砂浆，该水泥砂浆层与电磁屏蔽建筑腻子层和涂料层共同形成具有电磁屏蔽功能的水泥基复合材料，在1MHz-1.8GHz频段，具有较好的屏蔽效果。专利CN101289300B提出了一种使用聚氨酯高分子微胶囊的自修复混凝土，微胶囊在损坏过程中释放出环氧树脂，与固化剂在微裂纹中发生化学反应，修复破坏结构，达到自修复效果。
传统的自修复混凝土并没有电磁防护效果，而传统的电磁防护水泥砂浆(混凝土)也没有自修复能力，这个问题已经不能满足人们的要求，亟需得到改进和解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自修复电磁防护水泥砂浆，解决现有技术存在的缺憾。
本发明采用如下技术方案实现：
一种自修复电磁防护水泥砂浆，按照质量百分比，每千克的水泥砂浆中含有：水泥240g，氧化铁皮700g，碳纤维32g，微胶囊10g，HPMC3g，可再分散乳胶粉15g，其特征在于，微胶囊是使用原位聚合法制备的脲醛树脂包裹环氧树脂微胶囊，其中修复液使用环氧树脂+氧化铁皮的混合液，首先使用球磨机将氧化铁皮制成微粉，粉末平均粒径≤20μm，最大粒径≤100μm，然后将质量百分比氧化铁皮微粉：环氧树脂＝1：1～50的比例混合并均匀分散，通过加热、pH值调节、冷却、抽滤、干燥工艺，制成脲醛树脂包裹的环氧树脂微胶囊，微胶囊呈球形，平均粒径0.1～1.0mm。
本发明的有益技术效果是：混凝土搅拌时加入含有修复液的微胶囊或中空纤维，当缺陷产生时，微胶囊或中空纤维在应力的作用下发生破裂，其中的修复剂渗入到裂缝中，修复剂固化抑制裂缝进一步扩展，从而实现混凝土裂缝的自修复。
具体实施方式
通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。
本发明的水泥砂浆中采用了自修复材料，自修复材料一般分为微胶囊和中空纤维，但是中空纤维在水泥搅拌和施工过程中易破损，所以使用微胶囊作为修复材料更加合适。本发明中使用的微胶囊是使用原位聚合法制备的脲醛树脂包裹环氧树脂微胶囊，其中修复液使用环氧树脂+氧化铁皮的混合液，首先使用球磨机将氧化铁皮制成微粉，粉末平均粒径≤20μm，最大粒径≤100μm，然后将质量百分比氧化铁皮微粉：环氧树脂＝1：1～50的比例混合并均匀分散(微粉含量过低，则微胶囊破裂后修复的区域没有足够的电磁防护功能，若微粉含量过高，则制成的修复液分散性和流动性较差，微胶囊破裂后修复液无法正常流动和硬化)，通过加热、Ph值调节、冷却、抽滤、干燥等工艺，制成脲醛树脂包裹的环氧树脂微胶囊。微胶囊呈球形，平均粒径0.1～1.0mm(粒径过小则裂缝形成时的应力无法使胶囊破裂，粒径过大则会降低水泥砂浆的建材性能)。
电磁防护混凝土的基础配方为每kg混料含：水泥300g，氧化铁皮660g，碳纤维20g，HPMC 2g，可再分散乳胶粉18g。制备自修复电磁防护水泥砂浆时，微胶囊可在混料时随水泥、氧化铁皮等原料一同加入搅拌机，本发明中微胶囊掺杂量为质量百分比0.1％～10％(若微胶囊含量过低，则缺陷产生时无足够的微胶囊进行修复，若微胶囊含量过高，则会降低水泥强度)。
表1配方设计(g/kg)
水泥 氧化铁皮 碳纤维 微胶囊 HPMC 可再分散乳胶粉
实施例1 200 750 22 10 3 15
实施例2 240 700 32 10 3 15
实施例3 280 660 32 10 3 15
实施例4 280 660 22 20 3 15
实施例5 270 660 22 30 3 15
实施例6 250 660 22 50 3 15
实施例7 230 630 22 100 3 15
实施例8 299 660 22 1 3 15
在上述实施例中，将425普通硅酸盐水泥、氧化铁皮、碳纤维、微胶囊、HPMC、可再分散乳胶粉按上表所述质量百分比混合，加水搅拌均匀，按照要求制作不同的水泥砂浆样块，养护固化后，测试其高频屏蔽效能、抗压强度指标和受损后的自修复能力。实施例1-8可以相互组合、变换、替代以形成新的实施例，比如实施例7中的氧化铁皮可以从630g/kg替换为660g/kg。
屏蔽效能样块规格：尺寸600mm×600mm×20mm。
抗压强度样块规格：尺寸70.7mm×70.7mm×70.7mm；
自修复能力样块规格：尺寸100mm×100mm×100mm，测试时首先对样块加压使之产生损伤，记下此时的压力值F0，然后静置48h，再在同样的位置加压，测试其再次损伤时的压力值F1，F1/F0即是该样块的自修复能力，以百分比表示，其值越大说明自修复能力越好。
Figure GDA0002704465400000051
当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种自修复电磁防护水泥砂浆，按照质量百分比，每千克的水泥砂浆中含有：水泥240g，氧化铁皮700g，碳纤维32g，微胶囊10g，HPMC3g，可再分散乳胶粉15g，其特征在于，微胶囊是使用原位聚合法制备的脲醛树脂包裹环氧树脂微胶囊，其中修复液使用环氧树脂+氧化铁皮的混合液，首先使用球磨机将氧化铁皮制成微粉，粉末平均粒径≤20μm，最大粒径≤100μm，然后将质量百分比氧化铁皮微粉：环氧树脂＝1：1～50的比例混合并均匀分散，通过加热、pH值调节、冷却、抽滤、干燥工艺，制成脲醛树脂包裹的环氧树脂微胶囊，微胶囊呈球形，平均粒径0.1～1.0mm。
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