一種用二氧化硅包覆磁性納米顆粒使水泥或混凝土具有吸波性能及密實表面的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于水泥及混凝土技術領域，涉及一種水泥及混凝土的表面吸波改性技 術，具體涉及一種用二氧化硅包覆磁性納米顆粒使水泥或混凝土具有吸波性能及密實表面 的方法。
【背景技術】
[0002] 納米二氧化硅（Si02)的活性高，可以大量地與水泥水化產物Ca(0H)2反應形成凝 膠，改善水泥及混凝土的內部結構，提高其強度和耐久性。目前有很多研究關于納米Si02 的加入對水泥混凝土結構影響的研究，如《新型建筑材料》雜志中題目為納米"Si02對水泥 飾面砂漿性能的影響"報道了摻入適量的納米Si02可以改善水泥飾面砂漿的力學性能、毛 細孔吸水率、抗泛堿性和耐沾污性。《硅酸鹽學報雜志》中題目為"納米二氧化硅對硅酸鹽 水泥水化硬化的影響"報道了摻入納米Si02的試樣中水化產物呈凝膠狀，找不到Ca(0H)2 晶體，硬化漿體的結構更加致密化。
[0003] 鐵氧體吸波材料是研究較多也是較成熟的吸波材料，具有較高的電阻率，在高頻 具有較高的磁導率，其介電常數較小，可與其它吸波材料混合使用來調節吸波涂層的電 磁參數。目前有很多研究關于鐵氧體吸波材料在水泥、混凝土中的應用。《硅酸鹽學報雜 志》中題目為"鐵氧體復合吸波劑對水泥基復合材料吸波性能的影響"報道了 2種不同類 型的鐵氧體粉復合作為微波損耗劑摻入水泥砂漿時，所制備的雙層水泥板的最小反射率 為-16dB，在8. 3~11.5GHz和12. 3~18. 0GHz寬頻率范圍內反射率均小于-10dB。《解放 軍理工大學學報：自然科學版》中題目為"鐵氧體粉摻量對水泥基材料吸波性能和力學性能 的影響"報道了摻加鐵氧粉后砂漿的反射率降低；隨著鐵氧體粉摻量的增加，砂漿在整個 頻率的吸收帶寬增加，在最佳摻量時，頻率在8~18GHz范圍內，反射率均在-6~-10dB， 在有金屬板襯底時，最小反射率為-28. 6dB。
[0004] 目前還沒有將納米Si02和鐵氧體復合使用，對水泥或混凝土進行表面處理，使其 結構和性能同時得到提高的技術研究。
【發明內容】
[0005] 本發明目的在于：針對現有技術存在的上述不足，提出一種水泥及混凝土的表面 改性技術，通過外部磁場驅動力，用二氧化硅（Si02)包覆磁性納米顆粒對已成型的水泥及 混凝土表面進行處理，使其表面硬化及具有吸波性能。
[0006] 本發明一種用二氧化硅包覆磁性納米顆粒使水泥或混凝土具有吸波性能及密實 表面的方法，具體技術方案如下： 在外加磁場的作用下，使3102包覆磁性納米顆粒滲入到已成型的水泥及混凝土中，使 其表面硬化，并形成具有吸波性能的表層； 所述的磁性納米顆粒為MFe204納米顆粒，M為Fe、Co、Mn或Ni元素；所述的SiO2包覆 磁性納米顆粒，即MFe204/Si02，為核/殼結構，通過St5ber法制備。
[0007]所述的MFe204/Si02,MFe204核的粒徑為 6-38nm，SiO2殼的厚度為 1. 5-40nm。
[0008] 上述用二氧化硅包覆磁性納米顆粒使水泥或混凝土具有吸波性能及密實表面的 方法，其步驟包括： (1)制備MFe204納米顆粒，將其分散在水中，加入正硅酸乙酯和乙醇混合均勻，再加入 堿混合，15-170°C反應0? 5~22h，得到MFe204/Si02水分散液。
[0009] (2)在外加磁場的作用下，將步驟1)得到的MFe204/Si02水分散液分散于水泥或混 凝土表面，使納米顆粒滲入到水泥或混凝土表面及內部，并使水泥及混凝土表面硬化，形成 具有吸波性能的表層。
[0010] 步驟（1)中所述的MFe204納米顆粒制備方法為共沉淀方法，具體為：鐵鹽與亞鐵 鹽、鈷鹽、錳鹽或鎳鹽的水溶液，鐵鹽與亞鐵鹽、鈷鹽、錳鹽或鎳鹽的摩爾比為2:1，在PH為 9-10. 5的堿性條件下反應，15-180°C下攪拌10min-15h形成磁性納米顆粒，即MFe204納米 顆粒。
[0011] 步驟（1)中MFe204與正硅酸乙酯的物質量比為1:0. 4-3. 5 ;正硅酸乙酯、水、乙醇 與堿的物質量比為 1:4. 5-9000 :15-5000 :0? 5-30。
[0012] 步驟（1)中，堿為Na0H、K0H或氨水，優選質量濃度19%-35%的氨水。
[0013] 步驟（1)中混合方式為超聲或攪拌。
[0014] 步驟（2)中，分散方式為噴涂、涂刷或浸漬。
[0015] 步驟（2)中外加磁場的施加方式為磁鐵或電磁場。
[0016] 上述方法中正硅酸乙酯、水、乙醇與堿的物質量及反應時間可影響正硅酸乙酯水 解成Si02的速度與程度。本發明方法通過控制正硅酸乙酯的水解及MFe204 (M=Fe，Co，Mn，Ni)納米顆粒與正硅酸乙酯的加入比例控制3102殼的厚度，當MFe204 (M=Fe，Co，Mn，Ni) 納米顆粒與正娃酸乙酯的加入比例較小時，形成的3;102殼層較厚，納米顆粒的磁性減弱，在 磁場的驅動下，不利于更有效地進入水泥及混凝土的表面及內部。但Si02的增多會使水泥、 混凝土的結構更加密實。當MFe204 (M=Fe,Co,Mn,Ni)納米顆粒與正娃酸乙酯的加入比 例較小時，形成的5;102殼層較薄，納米顆粒的磁性相對增加，在磁場的驅動下，更易于納米 顆粒進入水泥及混凝土的表面及內部，其吸波性能顯著增強。
[0017] 上述使水泥及混凝土表面硬化且具有吸波性能的處理方法，具有以下優點： (1)用共沉淀方法制備的MFe204納米顆粒尺寸小、磁性較強，包覆后得到的MFe204/Si02 核殼型納米顆粒尺寸也較小，磁學性質也相對較強，可以充分的進入水泥及混凝土的表面 及內部。
[0018] (2)復合使用MFe204納米顆粒和Si02，在磁場的驅動力下，核殼型的納米顆粒可以 同時進入水泥及混凝土的表面及內部，同時發揮了MFe204納米顆粒和Si02在水泥、混凝土 中的雙重作用，即不但能使水泥及混凝土表面硬化，而且具有吸波性能。
[0019] (3)本發明方法可對已成型的水泥、混凝土材料或現有的建筑進行表面處理，使其 形成具有吸波性能的表層，過程簡單、成本低、適合大量生產及應用。
【具體實施方式】
[0020] 下面通過實施例對本發明進行進一步的闡述，下述說明僅為了解釋本發明，并不 對其內容進行限定。
[0021] 實施例1 將0.lg通過共沉淀方法合成的Fe304納米顆粒分散在20mL水中，加入20mL乙醇 和0.lmL的正硅酸乙酯混合均勻，再加入0.lmL的濃度為20%的氨水，15°C攪拌6h，制得 MFe204/Si02水分散液；在磁場作為驅動力下將此含有納米顆粒的水分散液噴涂在混凝土試 塊上，經測試，混凝土表面硬度有明顯的增強，且反射率有明顯的降低，顯示良好的吸波性 能。
[0022] 實施例2 將0.lg通過共沉淀方法合成的Fe304納米顆粒分散在30mL水中，加入80mL乙醇和 0. 2mL的正硅酸乙酯混合均勻，再加入0. 15mL濃度為23%的氨水，30°C攪拌6h，制得MFe204/ Si02水分散液；在磁場作為驅動力下將此含有納米顆粒的溶液噴涂在混凝土試塊上，經測 試，混凝土表面硬度增強且具有吸波性能。
[0023] 實施例3 將0.lg通過共沉淀方法合成的Fe304納米顆粒分散在在40mL水中，加入100mL乙醇 和0. 2mL的正硅酸乙酯混合均勻，再加入0. 2mL的濃度為25%的氨水，50°C攪拌6h，制得 MFe204/Si02水分散液；在磁場作為驅