复合水泥物理力学性能论文提纲

论文题目：碳纤维—铁氧体水泥基复合材料吸波性能研究

摘要：当前,随着电子技术的迅速发展,电磁辐射对人类和环境的影响日益明显。因此,开展水泥基吸波材料的研究对于改善电磁环境、降低电磁波辐射危害有重要价值。本论文基于电磁学理论及材料吸波机理,通过实验研究、理论分析和数值模拟相结合方法,采用碳纤维和铁氧体为吸波剂,将其等量取代水泥质量并分别掺入到水泥基中,制备了碳纤维-铁氧体水泥基复合吸波材料;研究了所制备材料的物理力学性能、电磁性能及微观结构;基于电磁波时域有限差分法（FDTD）,研究了钢丝网增强碳纤维-铁氧体水泥基复合吸波材料对电磁波的吸收能力,为设计水泥基复合吸波材料并预测其吸波性能提供了方法及思路。论文主要研究结论如下:（1）碳纤维掺入会增加水泥基材料的标准稠度用水量,铁氧体掺入则会减少其标准稠度用水量;水泥基材料的凝结时间随着铁氧体掺量的增加而增长;随着铁氧体或碳纤维的掺入,水泥基材料的水化热呈降低趋势。（2）在满足设计力学性能要求的前提下,掺入铁氧体或碳纤维均会降低水泥胶砂材料的力学性能;其中,掺30%铁氧体+掺0.5%碳纤维水泥胶砂材料的抗压、抗折性能最优。（3）在铁氧体含量不变且再掺入碳纤维时,所制备的碳纤维-铁氧体水泥基复合材料的电阻率会随碳纤维的增加而降低。（4）经实验分析表明,纯短切碳纤维具有良好的介电损耗性能,铁氧体由于具有铁磁性而具有高磁损耗特性;将碳纤维和铁氧体一并加入到水泥基体中,可有效提升碳纤维-铁氧体水泥基复合吸波材料吸收电磁波的能力。（5）在标准养护28天后6组水泥基试件（含纯水泥净浆试件、铁氧体-水泥净浆试件、碳纤维-水泥净浆试件、碳纤维-铁氧体水泥净浆试件）的水化产物中,均有CH（水化氢氧化钙）晶体、C2S（水化硅酸二钙）、C3S（水化硅酸三钙）、AFt（水化硫铝酸钙）和C-S-H（水化硅酸钙）凝胶成分;掺入铁氧体的试件水化产物中还会出现Fe2O3。（6）各水泥基试件SEM测试结果均表明,水化产物C-S-H凝胶微观上呈纤维状形貌,AFt晶体微观上呈针状、棒状,CH微观上呈板状,铁氧体微观上呈圆球状。（7）采用电磁波时域有限差分法（FDTD）可有效模拟钢丝网增强碳纤维-铁氧体水泥基复合材料的吸波性能;经数值模拟结果表明,掺30%铁氧体+掺0.5%碳纤维的钢丝网增强水泥基复合材料对电磁波的吸收能力最优,该材料对电磁波在8～18GHz内的反射率均低于-5d B以下,且对于频率为3.5GHz电磁波的反射率可达到-17.23d B的最小值;30%铁氧体+0.5%碳纤维掺量的钢丝网增强水泥基复合材料吸收8～18GHz频率电磁波的最佳匹配厚度为24mm。

关键词：水泥基复合材料;碳纤维;铁氧体;钢丝网;吸波性能

学科专业：岩土工程

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.1.1 电磁波的定义及其污染

1.1.2 电磁波的危害

1.1.3 电磁波的防护

1.2 吸波材料类型及其应用

1.2.1 吸波材料的类型

1.2.2 吸波材料的应用

1.3 国内外水泥基吸波材料的研究现状

1.3.1 磁介质型水泥基吸波材料

1.3.2 电阻型水泥基吸波材料

1.3.3 纳米水泥基吸波材料

1.3.4 复合吸波剂水泥基吸波材料

1.4 论文主要研究内容及创新点

1.4.1 论文研究内容

1.4.2 论文技术路线

1.4.3 论文创新点

第二章 电磁波基本理论及吸收机理

2.1 电磁波基本理论

2.2 电磁波吸收机理

2.2.1 电磁波的吸收损耗

2.2.2 电磁波的反射干涉损耗

2.3 水泥基吸波材料设计原则

2.4 水泥基吸波材料的评价方法

2.5 本章小结

第三章 水泥基复合材料物理力学性能实验研究

3.1 实验设计

3.1.1 实验原材料

3.1.2 实验设备

3.1.3 水泥基复合材料的制备

3.2 水泥基复合材料物理性能

3.2.1 标准稠度用水量

3.2.2 凝结时间试验

3.2.3 体积安定性

3.2.4 细度及比表面积

3.2.5 水化热试验

3.3 水泥基复合材料力学性能

3.3.1 单掺铁氧体对水泥胶砂强度的影响

3.3.2 单掺碳纤维对水泥胶砂强度的影响

3.3.3 双掺铁氧体和碳纤维对水泥胶砂强度的影响

3.4 本章小结

第四章 水泥基复合材料电磁性能及微观结构

4.1 水泥基复合材料电阻率研究

4.1.1 电阻率测试原理

4.1.2 电阻率测试

4.1.3 电阻率测试结果及分析

4.2 水泥基复合材料电磁参数研究

4.2.1 电磁参数测试原理

4.2.2 电磁参数测试

4.2.3 电磁参数测试结果及分析

4.3 水泥基复合材料微观结构测试

4.3.1 Χ射线衍射(ΧRD)分析

4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析

4.4 本章小结

第五章 钢丝网增强碳纤维-铁氧体水泥基复合材料吸波性能

5.1 FDTD电磁波时域有限差分法分析原理

5.1.1 麦克斯韦旋度方程

5.1.2 Yee元胞

5.2 钢丝网增强碳纤维-铁氧体水泥基复合材料建模

5.2.1 FDTD软件概况

5.2.2 基于FDTD的钢丝网增强碳纤维-铁氧体水泥基复合材料建模

5.3 不同掺量铁氧体和碳纤维对复合材料吸波性能的影响

5.3.1 单掺铁氧体对吸波性能的影响

5.3.2 双掺铁氧体和碳纤维对吸波性能的影响

5.4 钢丝网增强碳纤维-铁氧体水泥基复合材料厚度对吸波性能的影响

5.4.1 钢丝网增强铁氧体水泥基复合材料厚度对吸波性能的影响

5.4.2 钢丝网增强碳纤维-铁氧体水泥基复合材料厚度对吸波性能的影响

5.5 钢丝直径对吸波性能的影响

5.5.1 钢丝直径对单掺铁氧体水泥基复合材料吸波性能的影响

5.5.2 钢丝直径对双掺铁氧体和碳纤维水泥基复合材料吸波性能的影响

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

二、实用新型专利

三、主持及参与科研项目

致谢