郭建功向记者展示新型先进建筑材料的细腻粉质。 邯郸新闻传媒中心记者 李磊 摄
“你看，这就是我们研制的碳元烯低碱低碳新型复合胶凝材料。”近日，在中一北工科技发展股份有限公司，公司董事长郭建功拿起一个玻璃瓶，向记者展示瓶内碳灰色的细腻粉质：它的外观和普通水泥并无区别，性能却远超后者，是一款新型先进建筑材料。
郭建功介绍，这种材料添加了石墨烯，性能大幅提升，可减少约50%水泥用量，降碳50%以上，兼顾工程提质与降碳效益，是建筑建材领域一项前沿创新成果。
这项新材料的研发，源自一线施工现场发现的行业现实难题。
中一北工最初以工程承包业务起家。常年扎根工程施工现场，团队发现了不少实际问题：水泥是建筑领域应用最广泛的基础材料，但在实际使用中暴露出诸多短板，比如强度稳定性不足，在复杂施工环境下容易开裂，耐久性较差。与此同时，传统水泥生产不仅能耗高，碳排放问题更是行业长期难以解决的痛点，国内建筑领域一直对低碳环保、性能优异的新型胶凝材料有着迫切需求。
能不能研发出一种新型建筑材料，既保留水泥原有的性能，还能补齐它在应用过程中的短板呢？带着这一行业痛点与研发预想，2018年，中一北工的核心团队正式开启了长达八年的技术攻关。
“石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、纳米加工、能源等领域都有着重要的应用前景，是一种具有革命性的未来战略材料。”郭建功说，当时的团队将目光投向石墨烯。
顺着这一思路，科研人员将不同比例的石墨烯掺入水泥基体，开展了大量测试。惊喜随之而来：添加石墨烯后的水泥，抗渗、抗腐蚀性能实现了大幅跃升。
实验室数据表现亮眼，可推进到实地铺设试验阶段，新的问题却接踵而至：真实的建筑工况纷繁复杂，不同地域、不同季节，对水泥的凝结时间、抗压与抗折性能都有着差异化要求。“产品没法适配不同的应用场景，对我们来说，哪怕选对了核心改性材料，产品的落地应用依旧是一道难关。”郭建功说。
面对适配性难题，研发团队没有止步不前。他们系统梳理全部试验数据，反复优化石墨烯分散液制备工艺，不断调试复合配比。经过不断试错摸索，一个关键技术突破口被找到：精准把控石墨烯的分散程度与掺入剂量，进而发挥其成核与桥接作用，优化水泥水化产物结构，从微观层面提高水泥基体的密实度。这样既守住了材料基础强度底线，又能够依据不同工况灵活调整配方参数，适配各式各样的施工环境。
经过八年持续不断的工艺迭代与试验探索，中一北工最终成功研制出碳元烯低碱低碳新型复合胶凝材料。第三方检测结果显示，这款新材料的抗渗性、抗折强度、抗冻、耐久性等核心性能，均大幅优于传统水泥基材料，同时还可降低约50%的水泥用量，能够大大降低碳排放，具备广阔的市场应用前景。
“石墨烯为水泥基复合材料赋能，直击传统水泥碱含量高、碳排放高、抗渗、抗腐蚀性能薄弱等行业共性难题。”郭建功表示。
如今，碳元烯低碱低碳新型复合胶凝材料已经完成多场景工程试验验证，落地邯郸太极大厦广场、春雨学校等多个项目，实现了商业化应用，为传统建筑材料向高性能方向迭代，提供了成熟可行的产业路径。
邯郸新闻传媒中心记者 杨溪