本發明涉及建筑材料，尤其涉及一種吸波功能骨料的制備方法、防輻射吸波混凝土及制備方法。

背景技術：

1、常規的吸波混凝土是在水泥漿體中摻入碳纖維、碳納米管、石墨、炭黑、鐵氧體等吸波材料，但是由于水泥漿體在混凝土中的體積占比有限，因此上述的吸波材料所起的作用十分有限，而在混凝土中體積占比較大的骨料仍不具備相應的功能，甚至阻隔了水泥漿體中功能相的通路。常規的防輻射混凝土則是采用重晶石、鐵礦石等重骨料來提高混凝土的密度，提高其康普頓效應和光電效應，從而提高其防x射線和γ射線的性能。

2、現有技術如公開號為cn106278001a的專利文獻公開了一種電磁波混凝土及其制備方法，采用吸波功能骨料為集料，吸波功能骨料與吸波水泥漿共同發揮電磁波吸波功能，但是該技術制備的混凝土主要是針對波長較長的微波具有良好的吸收效果，而對頻率較高、穿透性較強的x射線和γ射線缺乏防護能力。

技術實現思路

1、針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種吸波功能骨料的制備方法、防輻射吸波混凝土及制備方法，通過吸波功能骨料與水泥漿體的功能化協同，制備的防輻射吸波混凝土對微波的吸收效率高、吸波效果好，吸波帶較寬，防輻射性能較優，對頻率較高、穿透性較強的x射線和γ射線具有防護能力，且可以確保混凝土的力學性能。

2、本發明的技術目的是通過以下技術方案實現的：

3、一種吸波功能骨料的制備方法，包括：

4、s1、將含有磁鐵礦和赤鐵礦的高鐵粉煤灰置于焙燒爐中，在焙燒溫度800℃下焙燒30min得到焙燒粉煤灰a，焙燒粉煤灰a中包含磁鐵礦；

5、s2、將焙燒粉煤灰a分散于水中，得到焙燒粉煤灰溶液b，分離出焙燒粉煤灰溶液b中的磁性物質，得到濕高磁粉煤灰c和低磁粉煤灰溶液d；

6、s3、將濕高磁粉煤灰c干燥至恒重，得到高磁粉煤灰；低磁粉煤灰溶液d干燥至恒重，得到低磁粉煤灰；

7、s4、將高磁粉煤灰制粒形成吸波功能骨料生球e；

8、s5、將吸波功能骨料生球e在惰性氣氛下煅燒，包括三個階段：

9、第一階段，預熱溫度400℃，預熱時間30min；

10、第二階段，煅燒溫度1200℃，燒結時間20min；

11、第三階段，急速冷卻15min，溫度降至室溫，得到粗制吸波功能骨料f；

12、s6、將粗制吸波功能骨料f進行篩分，得到吸波功能骨料，吸波功能骨料的表觀密度為2300～2500kg/m3，筒壓強度為10～12mpa，粒徑為5～20mm。

13、進一步地，高鐵粉煤灰中fe2o3含量為14％～20％，sio2的含量為45％～54％，al2o3的含量為25％～30％，na2o的含量為0.5％～1％，k2o的含量為0.5％～1％，cao的含量為1％～4％，mgo的含量為0.5％～3％，殘炭含量為4％～6％。

14、進一步地，焙燒粉煤灰a和水的質量比為1:9～1:4。

15、進一步地，高磁粉煤灰中fe2o3的含量為45％～60％，低磁粉煤灰中fe2o3的含量為2％～6％。

16、本發明還提供了一種防輻射吸波混凝土，按照質量份數比包括：250～350份的水泥，85～95份的低磁粉煤灰，55～65份的礦粉，800～850份的吸波功能骨料，1200～1400份的磁鐵礦砂，40～65份的鋼纖維，0.09～0.4份的氧化石墨烯，5～6份的減水劑，175～185份的水，其中低磁粉煤灰和吸波功能骨料通過上述的吸波功能骨料的制備方法制備得到。

17、進一步地，磁鐵礦砂的粒徑為315μm～2.50mm，表觀密度為4870kg/m3。

18、進一步地，氧化石墨烯的熱導率為5300w/(m·k)，密度為2g/cm3。

19、進一步地，鋼纖維為端鉤形，長度為14mm，直徑為0.22mm，長徑比為65，密度為7850kg/m3，抗拉強度大于2000mpa。

20、進一步地，減水劑為高性能聚羧酸減水劑。

21、本發明還提供了一種防輻射吸波混凝土的制備方法，該方法包括：

22、s1、按照質量分數比取0.09～0.4份的氧化石墨烯在10～15份的水中超聲分散30～60min，得到氧化石墨烯分散液k，備用：

23、s2、取250～350份的水泥、85～95份的低磁粉煤灰、55～65份的礦粉、800～850份的吸波功能骨料和1200～1400份的磁鐵礦砂攪拌混合均勻，得到干料i；

24、s3、取5～6份的減水劑加入剩余水中攪拌均勻，加入到干料i中混合攪拌均勻，得到漿料j；

25、s4、將氧化石墨烯分散液k加入漿料j內攪拌均勻，再將40～65份的鋼纖維加入漿料內攪拌均勻得到防輻射吸波混凝土。

26、相比于現有技術，本發明的有益效果在于：

27、1、本發明的防輻射吸波混凝土通過吸波功能骨料與水泥漿體的協同，吸波功能骨料中的磁鐵礦和作為細骨料的磁鐵礦砂的配合實現對電磁波的磁損耗，水泥漿體中鋼纖維的摻加實現對電磁波的電損耗，磁損耗與電損耗的配合提高了對微波的吸收效率與吸收效果，提高了混凝土的吸波寬帶。

28、2、本發明的防輻射吸波混凝土中氧化石墨烯具有較高的導熱系數，可以將骨料產生的熱量迅速傳遞給水泥漿體，提高混凝土溫度的均勻性，防止混凝土開裂；另外氧化石墨烯含氧官能團可以與水泥漿體實現緊密的結合，提高混凝土的力學性能。

29、3、本發明中采用氧化石墨烯，其長徑比較低，具有親水性，相對易分散，采用超聲分散與分散劑結合的方式，使得氧化石墨烯均勻分散在水泥漿體中。通過嚴格控制氧化石墨烯的摻量，防止其摻量過高形成導電網絡，從而避免降低混凝土的吸波性能與力學性能。聚羧酸減水劑一方面起到普通減水劑的作用，另外一方面由于其屬于陰離子型表面活性劑，可促進氧化石墨烯的分散。

30、4、本發明中通過還原-磁選-惰性氣氛燒結的工藝，制備的吸波功能骨料的筒壓強度高、磁鐵礦含量高，吸波性能好。制備吸波功能骨料所用的粉煤灰含鐵量高，主要以赤鐵礦和磁鐵礦的形式存在，弱磁性的赤鐵礦在焙燒過程中被殘炭還原為強磁性的磁鐵礦，不用額外添加還原劑，通過磁選篩選出高鐵粉煤灰，高鐵粉煤灰在惰性氣體的保護下不會燒結為赤鐵礦及鐵單質，從而提高吸波功能骨料的磁鐵礦含量，提升其吸波性能。

31、另外，吸波功能骨料制備過程中得到的中間產物低磁粉煤灰中去除了大部分鐵氧化物，降低了鐵含量，提高了活性硅鋁物質含量，從而提高粉煤灰的火山灰活性，有利于提升混凝土的強度。

32、5、本發明中，通過控制燒結工藝，制備的吸波功能骨料密度高，孔隙率低；通過摻加高密度的磁鐵礦砂作為細骨料，提升混凝土的密度，提升其對x射線和γ射線的防護性能；鋼纖維的摻加，一方面由于其密度較高，可以提升混凝土的密度，另外一方面鋼纖維可以防止由于磁鐵礦砂密度過大而導致的下沉，提升混凝土的均勻性。同時，通過嚴格控制各組分的摻量，合理控制混凝土的密度，避免由于混凝土的密度過大導致大量微波被反射，避免降低吸波效果。