随着电子技术的发展，空间中的电磁辐射越来越严重。电磁辐射所造成的污染严重危害了人体的健康，干扰了各种精密设备的正常运转。同时，电磁辐射还会造成电磁信息泄密，影响国家政治、军事、商业信息安全。因此，开展与人类生活密切相关的水泥基复合材料的电磁屏蔽与吸收性能研究，对防止电磁干扰、保护人体免受电磁波辐射等方面具有非常重要的意义；水泥基复合材料又是军事防护工程的重要材料，在防止雷达探测、保护防御工事的电磁防护上具有重要的军事意义与作用。为提高吸波材料的性价比，优化与提升水泥基复合材料的吸波能力，本文基于复合材料设计原理和电磁波传播理论，选取水泥为基体，在保证材料力学性能和耐久性能的同时，采用分层制备工艺，成功制备出具有良好电磁波吸收功能的无机吸波材料，以期在军用和民用建筑物上达到能有效对电磁波干扰和辐射的防护效应。　　 首先，基于复合材料设计原理，优选碳纤维、钢纤维、铁氧体作为吸波剂，研究与分析了各种组分单独或复合作用时，吸波剂的类型、掺量及复合方式对微波反射率的影响规律；同时还研究了试样厚度对单层水泥基复合材料反射率的影响。研究结果表明：　　 (1)水泥基材料自身具有一定的吸波功能，反射率约为-4～-6 dB：掺加适量的钢纤维和碳纤维可以不同程度地提高水泥基复合材料的电磁波吸收能力，但是提高幅度不甚明显：当掺量超过一定比例时，材料反射率有所提高。　　 (2)铁氧体可以明显提高材料的吸波性能，不同类型的铁氧体吸波能力却有所不同：6H20型可以提高低频率段的吸波能力；而FP型铁氧体由于其阻抗匹配性较差，使单层水泥砂浆板具有较高的反射率；而具有双复电磁参数的W型铁氧体在阻抗匹配和电磁损耗上都具有一定的优势，从而在较宽的频带范围内都具有较好的吸收效果，但其成本较高，铁氧体的最佳掺量均为水泥质量的20-30％。　　 (3)当不同种类的吸波剂进行复合使用时，因每种吸波剂可以充分发挥各自的优势，从而具有优于单一吸波剂的效果，当铁氧体总掺量一定时，6H20铁氧体与FP铁氧体体积比为1：1复合时具有最佳的复合效果。　　 (4)对于单层水泥基平板，在有金属板作衬底时，因为波的干涉损耗作用，在某个特定频率范围内具有最佳吸收厚度，当样品厚度为15 mm时，最小反射率为-28．6 dB。单层材料的电磁波损耗主要依靠波的干涉作用、吸波剂自身的阻抗匹配与吸收性能来实现。　　 其次，基于电磁波传输原理及吸波材料设计原则，对水泥基平板进行层状设计，研究了橡胶粉、硅灰及聚乙烯醇(PVA)纤维作为透波剂对砂浆反射率的影响，确定了适用于作为层状水泥基吸波材料阻抗匹配层的材料，并在此基础上，制备出具有良好吸波性能的双层和三层水泥基吸波材料。研究结果表明：　　 (1)橡胶颗粒、PVA纤维和硅灰掺入水泥基材料中均有利于降低水泥浆体本征阻抗的作用，所以橡胶砂浆、PVA增强砂浆和硅灰砂浆均可以作为层状材料的阻抗匹配层，使用时可根据材料力学性能、耐久性能及所使用环境来选择；　　 (2)损耗层可以采用单一吸波剂也可以采用复合吸波剂，但两种吸波剂复合后的吸波效果显著优于单一吸波剂；反射层采用具有较高反射率的碳纤维或钢纤维增强水泥基材料，则具有较高的反射率和优异的机械性能；　　 (3)由表面匹配层与损耗层组成的双层水泥基材料，在8～18 GHz频率范围内最小反射率为-13dB，小于-10 dB的吸收带宽为6．5 GHz；三层结构设计可以更显著地提高材料的吸波性能：表面层作为阻抗匹配层可以使电磁波更多地进入材料内部；损耗层采用复合吸波剂，可以提高电磁波吸收效能而且还有利于拓宽吸收带宽；反射层采用高反射率的纤维增强水泥基材料不仅使电磁波在底层强反射，使电磁波不能穿透材料，而且在材料内部进行多次反射，则更有利于电磁波能量的损耗。因此，材料层状设计可以显著提高水泥基复合材料的吸波能力，并达到在使整个X和KU频率范围内吸收频带均小于-10 dB的反射率目标；　　 (4)各层材料均具有优异的机械强度，复合层间粘结力较强，是一种兼具优异力学性能和良好吸波性能于一体的多功能结构型吸波体。　　 再次，本文为确定影响材料电磁性能的基本因素，研究了水灰比、孔隙率、含水率以及铁氧体掺量对水泥基体相对介电常数和相对磁导率及反射率的影响。　　 (1)水泥净浆的介电常数大约为7，干燥的硬化水泥浆体随着水灰比的增加，介电常数降低；而含有一定水分的样品硬化水泥浆体，其介电常数则随着水灰比的增大而增加；　　 (2)在水灰比为0．3时，硬化砂浆的介电常数约为5，小于净浆的介电常数，究其原因主要是由于砂的介电常数小于硬化水泥净浆的介电常数，同时砂浆的孔隙率大于净浆的孔隙率，低介电常数物质的掺入和孔隙率的增大均导致使得砂浆介电性能下降，这有利于在砂浆界面处的阻抗匹配，从而砂浆的平板反射率小于硬化净浆：　　 (3)材料中的水极大地影响了材料的介电性能，含水率越高，复合材料的介电常数也越高；　　 (4)当材料中掺加铁氧体、碳纤维等吸波剂时，复合材料的电磁参数有所改变，从而增加了电磁波的损耗能力；　　 (5)通过等效媒质理论，对水泥砂浆及掺加吸波剂的水泥基复合材料电磁参数预测，发现在预测水泥基复合材料电磁参数时，等效媒质理论具有一定的局限性。　　 此外，通过传输线理论预测了单层、双层及三层材料的平板材料微波反射率，计算结果与实测值相对比发现：单层材料预测值与实验值具有较好的相关性，而双层和三层水泥基材料，由于每层材料电磁参数难以精确测量，导致最终反射率预测值与实测值相差较大，反射率曲线趋势也有所差别。　　 最后，研究与分析了铁氧体的类型、掺量对于水泥基复合材料新拌性能、硬化浆体强度的影响，并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、孔隙分布(MIP)以及粒子尺寸分布(PSD)等现代测试技术，分析表明铁氧体在水泥体系中并末参与水泥的水化反应，只是起到了微集料的填充效应。