1.項目背景
　　經過10多年的研究，國內外許多科研人員在陶瓷、涂料、無機抗菌劑等領域利用納米材料已經取得了較好的研究成果，為納米技術在建材行業(yè)中的進一步應用奠定了堅實基礎。借用納米技術在建材行業(yè)中應用的經驗，利用納米礦粉改善水泥混凝土材料的微觀結構，從而提高水泥材料的物理力學性能和耐久性，已成為一個值得探索的課題。2001年，葉青等人最早提出了納米復合水泥結構材料的概念，探討了應用納米技術對水泥材料進行改性的問題，結果表明：納米SiO₂（二氧化硅）的火山灰活性遠大于硅灰的火山灰活性，摻入納米SiO₂的水泥漿體流動性變小、凝結時間縮短、早期強度顯著提高。陳榮升等人對此作了進一步研究。摻納米S i O2能更有效、更迅速地吸收界面上富集的Ca（OH）₂（氫氧化鈣），降低Ca（OH）2的取向程度。這些結果均有利于界面結構的改善和界面物理力學性能的提高。納米SiO₂由于其特殊的結構層次，對許多材料（包括混凝土等）都具有改性作用，因而成為了建筑學界的新寵，被譽為是21世紀的高科技材料。

　　將少量納米S i O2摻入混凝土中，即可輕易制備出超高強度和超高耐久性的混凝土。目前，大量的研究結果都證明了納米Si O₂對水泥具有良好的改性作用，但基本都處于實驗室研究階段。傳統(tǒng)的化學制備納米SiO₂成本很高，這在一定程度上限制了納米SiO₂在水泥材料中的使用。為此，山東宏藝科技股份有限公司組織相關人員完成了納米SiO₂復合水泥項目，通過微孔熱交換技術，在控溫條件下焚燒稻殼制得納米SiO₂，不但從根本上解決了納米SiO₂制備成本相對較高的難題，還可以實現焚燒熱的綜合利用。

　　綜上所述，通過焚燒稻殼制備納米SiO₂來改性水泥，具有其他技術不可比擬的優(yōu)越性，市場前景廣闊。利用該技術可開發(fā)出一系列的超高強度和超高耐久性的水泥材料，在滿足特殊工程建設需要的同時，還能夠為企業(yè)帶來巨大的經濟效益和社會效益。

　　2.研究內容
　　納米SiO₂復合水泥項目是在農業(yè)廢棄物稻殼中制得納米SiO₂，利用其超高的火山灰活性，對水泥材料進行改性，制備納米復合水泥結構材料。研究內容如下：

　　（1）納米結構的生物SiO₂的制取。稻殼中含有約20%無定型的SiO₂，通過生物礦化方式富集，以納米顆粒的形態(tài)存在。利用微孔熱交換技術，在≤600℃的環(huán)境下將稻殼進行控溫焚燒制得納米SiO₂。稻殼是農業(yè)廢棄物，價廉易得，具有燃點低、SiO2含量高的優(yōu)點。同時，稻殼是可再生資源，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。用稻殼進行控溫焚燒來制取納米SiO₂，既能節(jié)約成本、減少環(huán)境污染，也能替代部分能源，實現熱源的綜合利用。

　?。?）納米SiO₂在水泥材料中的分散。利用微分散技術，超聲振蕩分散納米SiO₂顆粒，在高速混樣器中進行干混或制成溶膠由拌和水帶入樣品，使納米SiO₂充分、均勻地分散到水泥漿中或混凝土拌和物中。

　?。?）界面上富集的Ca（OH ）₂的吸收。納米SiO₂與3CaO ·SiO₂（硅酸三鈣）水化生成的Ca （OH）₂之間發(fā)生二次水化反應。利用納米SiO₂吸收和降低水泥硬化漿體本體中的Ca（OH ）₂，以提高水泥硬化漿體的強度，特別是早期強度。

　　3.技術亮點
　?。?）對稻殼中以生物礦化方式富集的納米SiO₂的含量，進行了大量的調研和準確的測試。
　?。?）利用微孔熱交換技術，在≤600℃的環(huán)境下對稻殼進行控制焚燒，進行納米SiO₂的提取。
　　（3）利用微分散技術，將納米SiO₂顆粒均勻分散在水泥漿中。
　?。?）納米SiO₂有效吸收水泥硬化漿體大理石界面中所富集的Ca （OH ）₂，有效細化界面中的Ca （OH）₂晶粒。我們進行系統(tǒng)的測試，并得出其作用效果的詳盡報告。
　　（5）納米SiO₂對水泥結構界面的改善起到了積極的促進作用。我們對其改善程度進行了實驗研究和詳細的測試，得到了有效的實驗數據。

　　4.總體評價
　　2009年12月22日，受山東省經貿委委托，臨沂市經貿委組織有關專家組成鑒定委員會，對山東宏藝科技股份有限公司完成的納米SiO₂復合水泥項目進行了鑒定。會議聽取了產品研發(fā)人員的匯報，審查了有關資料，考察了生產現場，經認真討論和質詢，形成如下意見：

　?。?）經查新，國內尚未見有與本項目研究成果相同的報道，屬國內首創(chuàng)。