近日，中科中創(chuàng)控股集團(tuán)新材料研發(fā)高級(jí)工程師寧國福與中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所張興凱博士聯(lián)合發(fā)布新型灌漿材料納米2500目超細(xì)水泥的發(fā)展水泥體系。
新型灌漿材料納米2500目超細(xì)水泥的發(fā)展水泥體系是建筑材料領(lǐng)域針對(duì)傳統(tǒng)水泥基灌漿材料性能局限而進(jìn)行的前沿探索與技術(shù)革新。該體系以納米級(jí)2500目超細(xì)水泥為核心功能組分，通過材料設(shè)計(jì)、性能調(diào)控、工藝優(yōu)化及應(yīng)用拓展等多維度創(chuàng)新，旨在構(gòu)建一種高性能、多功能、環(huán)境友好且適用范圍廣泛的新一代水泥基灌漿材料體系。
在材料組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，納米2500目超細(xì)水泥憑借其遠(yuǎn)超普通水泥的細(xì)度（通常普通水泥細(xì)度在300-400目左右），賦予了體系獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其極小的粒徑使得材料擁有巨大的比表面積和極高的表面活性，這為提升水泥漿體的流動(dòng)性、填充性、水化程度以及與其他材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度奠定了微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。發(fā)展此體系，首先需要解決超細(xì)水泥的制備與分散技術(shù)，確保其在生產(chǎn)過程中能穩(wěn)定達(dá)到2500目的超細(xì)粒度，并且在漿體拌合時(shí)不易團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)均勻分散。這可能涉及到先進(jìn)的粉磨工藝（如氣流磨、行星磨等）以及高效分散劑的研發(fā)與選用，以克服超細(xì)顆粒間的范德華力和靜電引力。同時(shí)，為了優(yōu)化體系性能，通常會(huì)輔以其他功能性材料，如納米硅灰、超細(xì)礦渣粉、偏高嶺土等活性摻合料，利用它們的“協(xié)同效應(yīng)”進(jìn)一步改善漿體的工作性、耐久性和力學(xué)性能。例如，納米硅灰可以填充超細(xì)水泥水化產(chǎn)物之間的孔隙，細(xì)化孔結(jié)構(gòu)，提高密實(shí)度；而超細(xì)礦渣粉則可以與水泥水化生成的氫氧化鈣發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成更多的水化硅酸鈣凝膠，從而提高體系的強(qiáng)度和抗?jié)B性。
在性能調(diào)控與優(yōu)化方面，納米2500目超細(xì)水泥體系的發(fā)展重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)性能的協(xié)同提升與精準(zhǔn)控制。高流動(dòng)性與高穩(wěn)定性是灌漿材料的基本要求，超細(xì)水泥的小粒徑本身有助于提高漿體流動(dòng)性，但也可能帶來需水量增加、易泌水離析等問題。因此，需要通過外加劑（如高效減水劑、增稠劑、保水劑、引氣劑等）的復(fù)配使用，以及水泥與摻合料之間的比例優(yōu)化，來實(shí)現(xiàn)漿體在高流動(dòng)性（如初始流動(dòng)度達(dá)到300mm以上）前提下的良好保水性和抗離析性，確保其在復(fù)雜灌漿路徑中能夠順利填充到細(xì)微裂縫和孔隙中。早期強(qiáng)度與后期強(qiáng)度的均衡發(fā)展也是關(guān)鍵，超細(xì)水泥的高活性使其能夠快速水化，產(chǎn)生較高的早期強(qiáng)度，滿足快速施工和承載的需求；而通過合理的活性摻合料搭配和養(yǎng)護(hù)制度控制，可以促進(jìn)后期水化反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，保證強(qiáng)度的穩(wěn)定增長和長期耐久性。此外，優(yōu)異的耐久性（如抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性等）是該體系能否廣泛應(yīng)用的重要指標(biāo)。超細(xì)水泥的致密水化結(jié)構(gòu)以及與活性摻合料的協(xié)同作用，能夠顯著降低體系的孔隙率，改善孔結(jié)構(gòu)，從而大幅提升其抗?jié)B透能力和抵抗外界有害物質(zhì)侵蝕的能力。
在施工工藝與應(yīng)用技術(shù)開發(fā)上，納米2500目超細(xì)水泥體系需要適配現(xiàn)有的或開發(fā)新的灌漿工藝，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。其超細(xì)的特性使其特別適用于細(xì)微裂縫（如寬度0.1mm以下）的修補(bǔ)、微型樁的施工、以及對(duì)灌漿材料細(xì)度有極高要求的精密工程中。在灌漿設(shè)備方面，可能需要對(duì)傳統(tǒng)注漿泵進(jìn)行改進(jìn)或選用專用的高壓注漿設(shè)備，以適應(yīng)超細(xì)水泥漿體可能具有的較高粘度或特殊流變性能，并防止管路堵塞。灌漿參數(shù)（如灌漿壓力、流量、注漿順序、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)等）的確定也需要基于大量的試驗(yàn)和工程實(shí)踐，針對(duì)不同的地質(zhì)條件、工程要求和裂縫特征進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到最佳的灌漿效果和經(jīng)濟(jì)性。例如，在低滲透性地層中，可能需要采用較高的灌漿壓力和分段注漿工藝；而在易發(fā)生串漿的復(fù)雜地層中，則需要控制注漿速率和選擇合適的凝膠時(shí)間。
在應(yīng)用領(lǐng)域拓展與標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方面，隨著納米2500目超細(xì)水泥體系各項(xiàng)性能的成熟和成本的逐步降低，其應(yīng)用前景將非常廣闊。除了傳統(tǒng)的土木工程領(lǐng)域，如水利水電工程的壩體防滲與加固、礦山井巷的堵水與支護(hù)、隧道工程的超前預(yù)加固與背后回填、建筑結(jié)構(gòu)的裂縫修補(bǔ)與基礎(chǔ)托換等，還可以向更精細(xì)化、更高技術(shù)要求的領(lǐng)域延伸，如歷史建筑的精細(xì)修復(fù)、核廢料處置庫的密封屏障、微電子封裝材料等。為了規(guī)范該新型灌漿材料的生產(chǎn)、檢驗(yàn)和應(yīng)用，推動(dòng)其健康有序發(fā)展，建立完善的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)和工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)程至關(guān)重要。這需要科研機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)企業(yè)和工程單位共同參與，積累數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，制定出科學(xué)合理的技術(shù)指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系，確保工程質(zhì)量和安全。
綜上所述，新型灌漿材料納米2500目超細(xì)水泥的發(fā)展水泥體系是一個(gè)多學(xué)科交叉、多技術(shù)融合的系統(tǒng)工程。它通過對(duì)水泥材料本身的極致細(xì)化和功能化改性，結(jié)合現(xiàn)代材料科學(xué)與工程技術(shù)的最新成果，致力于打造一種性能卓越、應(yīng)用廣泛的新一代灌漿材料體系，對(duì)于提升土木工程的安全性、耐久性和可持續(xù)性具有重要意義。然而，該體系在發(fā)展過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)，如超細(xì)水泥的規(guī)?；a(chǎn)成本控制、漿體穩(wěn)定性的長期保持、在極端環(huán)境下的性能表現(xiàn)以及與其他新型納米材料的復(fù)合應(yīng)用等問題，這些都需要在未來的研究和實(shí)踐中不斷探索和解決。
中科中創(chuàng)控股集團(tuán)新材料研發(fā)高級(jí)工程師寧國福，1986年生于甘肅蘭州，本科畢業(yè)于中國政法大學(xué)，主要研究超細(xì)水泥、鐵路隧道注漿料新材料新技術(shù)研發(fā)?，F(xiàn)任國家建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所外加劑復(fù)配工程師、中志協(xié)應(yīng)急委物資保障部 副主任、中國共產(chǎn)黨中央委員會(huì)社會(huì)工作部兩彈一星科普教育工作委員會(huì)政治事務(wù)部副主任，曾獲中國建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會(huì)產(chǎn)品質(zhì)量專委會(huì)質(zhì)量特種砂漿生產(chǎn)與質(zhì)量技術(shù)結(jié)業(yè)并城市更新優(yōu)秀模范等榮譽(yù)。
張興凱，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所項(xiàng)目研究員、碩士生導(dǎo)師、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)會(huì)員。主要從事潤滑與耐磨材料、材料表面防護(hù)及工程應(yīng)用方面等領(lǐng)域的研究工作。先后主持國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目與青年基金、甘肅省自然科學(xué)基金，以及華為公司技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目、中國工程物理研究院技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目等10多項(xiàng)，發(fā)表論文50多篇，授權(quán)發(fā)明專利10多項(xiàng)（美國專利1項(xiàng)）。曾獲第十一屆“中表鍍-安美特”優(yōu)秀青年教師、第二屆中國創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽（杭州）金點(diǎn)子獎(jiǎng)等。
