近日，中科中創控股集團新材料研發高級工程師寧國福與中國科學院蘭州化學物理研究所張興凱博士聯合發布新型灌漿材料納米2500目超細水泥的發展水泥體系。
新型灌漿材料納米2500目超細水泥的發展水泥體系是建筑材料領域針對傳統水泥基灌漿材料性能局限而進行的前沿探索與技術革新。該體系以納米級2500目超細水泥為核心功能組分，通過材料設計、性能調控、工藝優化及應用拓展等多維度創新，旨在構建一種高性能、多功能、環境友好且適用范圍廣泛的新一代水泥基灌漿材料體系。
在材料組成與結構設計層面，納米2500目超細水泥憑借其遠超普通水泥的細度（通常普通水泥細度在300-400目左右），賦予了體系獨特的優勢。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性、填充性、水化程度以及與其他材料的界面粘結強度奠定了微觀結構基礎。發展此體系，首先需要解決超細水泥的制備與分散技術，確保其在生產過程中能穩定達到2500目的超細粒度，并且在漿體拌合時不易團聚，實現均勻分散。這可能涉及到先進的粉磨工藝（如氣流磨、行星磨等）以及高效分散劑的研發與選用，以克服超細顆粒間的范德華力和靜電引力。同時，為了優化體系性能，通常會輔以其他功能性材料，如納米硅灰、超細礦渣粉、偏高嶺土等活性摻合料，利用它們的“協同效應”進一步改善漿體的工作性、耐久性和力學性能。例如，納米硅灰可以填充超細水泥水化產物之間的孔隙，細化孔結構，提高密實度；而超細礦渣粉則可以與水泥水化生成的氫氧化鈣發生二次水化反應，生成更多的水化硅酸鈣凝膠，從而提高體系的強度和抗滲性。
在性能調控與優化方面，納米2500目超細水泥體系的發展重點在于實現各項性能的協同提升與精準控制。高流動性與高穩定性是灌漿材料的基本要求，超細水泥的小粒徑本身有助于提高漿體流動性，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）的復配使用，以及水泥與摻合料之間的比例優化，來實現漿體在高流動性（如初始流動度達到300mm以上）前提下的良好保水性和抗離析性，確保其在復雜灌漿路徑中能夠順利填充到細微裂縫和孔隙中。早期強度與后期強度的均衡發展也是關鍵，超細水泥的高活性使其能夠快速水化，產生較高的早期強度，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護制度控制，可以促進后期水化反應的持續進行，保證強度的穩定增長和長期耐久性。此外，優異的耐久性（如抗滲性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性等）是該體系能否廣泛應用的重要指標。超細水泥的致密水化結構以及與活性摻合料的協同作用，能夠顯著降低體系的孔隙率，改善孔結構，從而大幅提升其抗滲透能力和抵抗外界有害物質侵蝕的能力。
在施工工藝與應用技術開發上，納米2500目超細水泥體系需要適配現有的或開發新的灌漿工藝，以充分發揮其性能優勢。其超細的特性使其特別適用于細微裂縫（如寬度0.1mm以下）的修補、微型樁的施工、以及對灌漿材料細度有極高要求的精密工程中。在灌漿設備方面，可能需要對傳統注漿泵進行改進或選用專用的高壓注漿設備，以適應超細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（如灌漿壓力、流量、注漿順序、結束標準等）的確定也需要基于大量的試驗和工程實踐，針對不同的地質條件、工程要求和裂縫特征進行優化，以達到最佳的灌漿效果和經濟性。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；而在易發生串漿的復雜地層中，則需要控制注漿速率和選擇合適的凝膠時間。
在應用領域拓展與標準化建設方面，隨著納米2500目超細水泥體系各項性能的成熟和成本的逐步降低，其應用前景將非常廣闊。除了傳統的土木工程領域，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、隧道工程的超前預加固與背后回填、建筑結構的裂縫修補與基礎托換等，還可以向更精細化、更高技術要求的領域延伸，如歷史建筑的精細修復、核廢料處置庫的密封屏障、微電子封裝材料等。為了規范該新型灌漿材料的生產、檢驗和應用，推動其健康有序發展，建立完善的產品標準、試驗方法標準和工程應用技術規程至關重要。這需要科研機構、生產企業和工程單位共同參與，積累數據，總結經驗，制定出科學合理的技術指標和評價體系，確保工程質量和安全。
綜上所述，新型灌漿材料納米2500目超細水泥的發展水泥體系是一個多學科交叉、多技術融合的系統工程。它通過對水泥材料本身的極致細化和功能化改性，結合現代材料科學與工程技術的最新成果，致力于打造一種性能卓越、應用廣泛的新一代灌漿材料體系，對于提升土木工程的安全性、耐久性和可持續性具有重要意義。然而，該體系在發展過程中仍面臨一些挑戰，如超細水泥的規模化生產成本控制、漿體穩定性的長期保持、在極端環境下的性能表現以及與其他新型納米材料的復合應用等問題，這些都需要在未來的研究和實踐中不斷探索和解決。
中科中創控股集團新材料研發高級工程師寧國福，1986年生于甘肅蘭州，本科畢業于中國政法大學，主要研究超細水泥、鐵路隧道注漿料新材料新技術研發?，F任國家建筑材料工業技術情報研究所外加劑復配工程師、中志協應急委物資保障部 副主任、中國共產黨中央委員會社會工作部兩彈一星科普教育工作委員會政治事務部副主任，曾獲中國建材工業經濟研究會產品質量專委會質量特種砂漿生產與質量技術結業并城市更新優秀模范等榮譽。
張興凱，中國科學院蘭州化學物理研究所項目研究員、碩士生導師、中國科學院青年創新促進會會員。主要從事潤滑與耐磨材料、材料表面防護及工程應用方面等領域的研究工作。先后主持國家自然科學基金面上項目與青年基金、甘肅省自然科學基金，以及華為公司技術開發項目、中國工程物理研究院技術開發項目等10多項，發表論文50多篇，授權發明專利10多項（美國專利1項）。曾獲第十一屆“中表鍍-安美特”優秀青年教師、第二屆中國創新挑戰賽（杭州）金點子獎等。
