【2019大美新临沂建设“九个十”典型宣传】沂南县新型物理改性胶凝材料产业化项目：实施产业化转化，加快新旧动能转换

　　鲁网12月27日讯  新型物理改性胶凝材料产业化项目由祎禾科技有限公司引进南开大学先进技术成果，在此基础上吸收再创新开展产业化关键技术研究，于2017年开展技术项目落地，实施产业化转化。

　　新型物理改性胶凝材料是一种全新的高性能水泥基复合材料，广泛应用于高速铁路、海洋工程等国防和基础设施的建设和维修。其为无机类胶凝材料，将石英砂等原材料通过综合应用粉体超细化、机械力改性等先进技术，制备成具有较强的耐候性、耐久性及工作适应性的新型材料。使用该材料配置混凝土建设的基础设施，在使用寿命延长2-5倍，建设周期则缩短1/3以上的同时，建设综合成本得到有效控制。而与原有混凝土结构粘结密实、固化速度快等特性，使新材料特别适合基础设施混凝土病害的快速高质量维修。

　　该材料由南开大学凝聚态物理与微纳米材料技术团队与祎禾科技有限公司共同研发。新材料属国内创新，已申请7项自主专利。目前，已完成高速铁路、海洋工程、水利工程、巷道支护四大系列十余款产品的成果转化。产品已通过中国铁道科学研究院等权威机构检测，各项性能均高于国家标准要求，近期已在京沪高铁、鲁南高铁、胶州湾跨海大桥、江苏江阴港、温州洞头区综合码头等开展应用和销售，性能得到充分检验，产品广受好评。

　　本项目研究方向另辟蹊径，融合超细传统水泥和地质聚合物水泥，设计超细传统水泥和地质聚合物水泥交联架构。该方向以凝聚态物理微观-介观理论与无机聚合物理论为指导，以微纳米粉体（微观-介观）材料为研究方向，通过对机械力改性、微观-介观粉体材料组装包覆、无机聚合物与微量有机共杂复合强化等技术的深入研究和综合运用，研发功能独特、性能优异、全新的高性能无机胶凝材料，达到世界先进水平。新材料属微观-介观级超细粉体，既具备了宏观体系材料的特点；同时由于其中电子运动的相干性，材料出现了一系列新的与量子力学相位相联系的干涉现象。其基于无机聚合物基础，与微量有机成分在微观量级进行混合，从而使新材料在特定工艺均匀混合后，体现出介于两种成分之间的特性及新的特性。上述技术和理论的研究及应用，使高性能无机胶凝材料，完全具备了传统材料所不可能具备的耐久性强、耐候性好、强度高、固化时间短、抗渗透能力强、耐腐蚀性强、使用宽温域等多种特性，彻底突破现有材料性能不足。特别适合高寒、沿海等特殊气候条件或环境，以及远洋离岸、高速铁路等领域工程的建设和维护，从而提升工程建设维修质量，缩短建设期，降低综合建设成本。并为高性能高可靠性功能型胶凝材料的研究和应用，开拓了一条新的道路；弥补了我国耐极端环境功能性新材料领域的短板。

　　在技术研发创新的同时，项目将研究微观-介观超细粉体低温制备及负压传输生产工艺，工艺流程为物理工艺无化学反应，低温反应无高温煅烧，生产过程设备全封闭，绿色环保无固废排放。通过生产工艺的研究，实现高性能无机胶凝材料的产业化生产，填补我国特殊环境下使用的基建类高性能无机胶凝材料产品的空白。

　　本项目专注于该材料的研发与生产。通过项目建设，将取得无机胶凝材料技术上的新突破，形成高性能水泥基复合材料产品新体系。项目将建成产业化程度高、技术水平国内领先的新材料创新示范基地。同时，对推动我国石英砂产业的转型升级具有积极作用。

　　研究方向创新

　　本项目技术研究，完全改变（脱离）原有水泥、树脂等现有无机和有机胶凝材料研究方向的传统理论的束缚，不在拘泥现有研究理论提出的研究路线，以及所设定的性能提升改进方法，彻底突破现有材料技术研究局限性和性能提升方面的瓶颈。

　　项目研究方向另辟蹊径，融合超细传统水泥和地质聚合物水泥，设计超细传统水泥和地质聚合物水泥交联架构，通过对机械力改性、微观-介观粉体材料组装包覆、无机聚合物与微量有机共杂复合强化等技术的深入研究和综合运用，研发功能独特、性能优异、全新的高性能无机胶凝材料，高性能无机胶凝材料，完全具备了传统材料所不可能具备的耐久性强、耐候性好、强度高、固化时间短、抗渗透能力强、耐腐蚀性强、使用宽温域等多种特性，彻底突破现有材料性能不足。特别适合高寒、沿海等特殊气候条件或环境，以及远洋离岸、高速铁路等领域工程的建设和维护，从而提升工程建设维修质量，缩短建设期，降低综合建设成本。并为高性能高可靠性功能型胶凝材料的研究和应用，开拓了一条新的道路；弥补了我国耐极端环境功能性新材料领域的短板。

　　研究成果创新

　　本项目突破传统胶凝材料研发局限，在微观-介观级别，综合运用多种技术，研究以无机聚合物为基础的有机无机杂化材料。研发成果“高性能无机胶凝材料”，为一种全新的介观物理改性无机胶凝材料。

　　新材料由无机聚合物为核心基础的无机有机杂化材料，属新型的微观-介观（微纳米）超细材料。随着物质的超细化，其表面分子排列及电子分布结构和晶体结构均发生变化，产生了块（颗粒）所不具有的或反常的表面效应，小尺寸效应、量子效应和隧道效应。而将几种性质不同的微纳米材料，按照表面能组配数学模型算法进行组装装配制成的复合微纳米材料，其性质将发生巨大的变化，在使用时表现出与原材料完全不同的性质。同时，在微观量级的各种成分均匀混合，使新材料具备了所有成分之间的特性甚至是一些新的特性。由此制备出性能奇特的、克服常规材料缺陷的新型功能材料。

　　新材料具备耐久性强、耐候性好、强度高、固化时间短、抗渗透能力强、耐腐蚀性强、使用宽温域等特性，彻底解决了传统胶凝材料耐候性差、耐久性差、使用环境限制等问题。材料性能相较现有材料均大幅提升，经权威检测全部指标均高于国家标准，部分性能指标高于国家标准数倍，特别适合特殊环境下基础建设维修使用。

　　微观-介观（微纳米）粉体材料的研究成果具有重要意义。其不仅本身是一种功能材料，而且为新型功能复合材料的开发展现了广阔的应用前景。将在国民经济各领域的创新发展，占据极其重要的地位。

　　材料性能创新

　　高性能无机胶凝材料具备多种特性，性能指标高于国家标准，特别适合各类特殊环境下的工程建设和设施维护。

　　耐久性高。新材料为无机聚合物与微量有机共杂复合强化。其理化指标稳定，性能优异（如收缩率低于0.1%），耐久性高，使用新材料配置的混凝土建成后设施，使用寿命高于使用传统胶凝材料建设的2-5倍。

　　耐候性能优异。具有抗高寒、耐高温、耐腐蚀、耐风蚀水蚀等的特点，抗冻融循环、抗高日温差、耐酸碱盐腐蚀等能力强，极端气候和环境条件下性能不发生变化。

　　宽使用温域。普通产品可在-25℃至55℃环境温度下正常进行混凝土拌和和修补材料配置，不影响使用。特殊产品可将使用温域扩展至-36℃至60℃。远超现有胶凝材料使用温域（一般为5-30℃）。

　　抗渗透能力强。新材料为微观-介观级超细材料，其结构紧密，抗液体渗透能力强。经国家权威机构检测，抗渗等级P＞20（混凝土测试最高标准，远超现有抗渗混凝土P6-P12等级）。南开大学实验室测试，抗渗等级最高为P＞35，为目前国内已知无机胶凝材料中，抗渗等级最高材料。

　　抗海水腐蚀能力强。海工系列高性能无机胶凝材料产品，是国内首款，也是目前唯一一款可就地取材，使用我国各海域海水和海砂直接拌和的新材料。其抗氯离子渗透性为≤0.4×10-12m²/s，强于国家标准要求近4倍。抗硫酸盐腐蚀系数≥1.2，高于国家标准20%。

　　强度高。最终强度超过C80混凝土等级，抗折抗压性能高于国家现行混凝土检验标准。其早期强度高，高铁修补类产品经权威机构检测，2小时抗压强度达47Mpa，高于检测技术标准近5倍，达到国家现行标准7天的技术标准要求。

　　凝固速度可控。新材料凝固速度快，在不影响产品性能的前提下，初凝固化时间可控制在5分钟，2小时终凝。根据现场实际使用需要，凝固时间可在5分钟至2小时间进行调整。

　　高铁轨道板生产新材料具有高流动性、间隙通过性和抗离析性，灌注无需振动即可均匀充填。修补类产品粘接强度高，无需刷界面剂，可直接与混凝土基体粘结，不易脱落。

　  原料及配方创新

　　以富铁石英砂尾矿为主料添加十几种无机原料进行科学级配，通过全封闭循环无尘综合利用技术，将石英砂尾矿微观-介观化过程中的多种粒径进行分流利用，提高生产效率，实现固废资源化高值化利用。

　　工艺创新

　　新材料为微观-介观无机胶凝材料，通过气流粉碎实现粉体的表面功能，进行表面包覆和材料组装；使其具有比表面积大、熔点低、活性好、热导性好等特性。由多次分散和混合（组配）制备出性能奇特的、克服常规材料缺陷的新型功能材料。（本网记者）