什么是纳米材料？由粒径不超过200纳米的颗粒组成的超细粉体材料，一根头发丝的直径相当于它的250倍！
纳米材料有什么用？在喷射混凝土方面，它可以提高开挖支护安全性、增加强度、降低回弹率、提升耐久性、加快施工速度，这是水电七局试验检测分公司试验室新材料分部给出的答案。目前，新材料分部已研发出第一代、第二代共4种不同型号的HB7-2型喷射混凝土纳米材料（文中简称为纳米材料）。
“要从根本上降本增效，重要途径之一是去一线发现问题、创新思维、开发核心技术。”试验检测分公司研发负责人丁建彤博士表示。
2016年，新材料分部经过大量现场调研，发现公司承建的地下工程施工中普遍存在喷射混凝土材料成本较高、且回弹率大的问题。
找到问题所在，该如何有效破解？新材料分部负责人雷英强认为，将解决喷射混凝土回弹率问题作为突破口，是实现降本增效的有力举措之一。
从原材料到新材料，团队先是依靠逻辑推理来想象，而后根据混凝土在强度、塑性和粘结等方面的性能特质进行分析，发现采用纳米级粉体可以有效改善混凝土的和易性，从而达到降低喷射混凝土回弹率的目的。于是在团队锲而不舍的研发试验下，2017年6月，第一代纳米材料应运而生。先后获得了水电七局优化变更创效奖、中国水利工程协会QC III类成果奖、中国施工企业管理协会工程建设行业高推广价值专利大赛三等奖等荣誉。在白鹤滩水电站、新建京张铁路、固增水电站、成都地铁18号线等重大项目展开应用过程中，实现了早期强度30%以上，28天强度可提高15%以上，同时，开挖支护安全性和耐久性都得到了提升。
“产品开发要人无我有、人有我新，这样才能始终占据市场制高点。我们要在第一代纳米材料基础上进行再创新，降低纳米材料掺量，提高性价比。”丁博士提议道。
于是，团队开启了第二代纳米材料的研发之旅。
2019年研发前期，纳米级二氧化硅一直不能在液体中稳定分散，这一现象引起大家的注意，于是团队集思广益、群策群力通过不断翻阅文献、查找资料，随着深入研究发现：常见的分散剂并不适用于分散纳米材料，调配出合适的分散剂是关键，研究视野就此打开。
“成功了！”
半年时间，团队一边总结失败经验，一边通过大量试验去发现现象、总结规律、分析机理。2022年，成功研制出掺量可降至0.05%、仅为一代产品掺量千分之三的第二代纳米材料。
“我们研发出的第二代喷射混凝土用纳米材料及其成套技术可以说是国内独一无二的。”雷英强自豪的介绍说。
然而，如此优秀的新材料在同年推广初期进行的并不顺利。
“很麻烦！”
“一来你们的纳米材料没有实际应用的效果可以作为参考，多一种材料，就要多加一道工序和工艺流程；二来市面上的喷射台车的喷枪口没有相匹配的喷射管道。要想用到我们项目施工中恐怕有一定难度哦。”公司一位项目经理在听了团队的推广介绍后，摇了摇头委婉地拒绝道。
“材料我们免费提供；多出的工序和工艺流程，我们自己干；喷枪没有适用的喷射管道，我们自己改装设计！请您给我们一次机会。”即便被拒绝，雷英强仍态度坚定地说。
面对困难关卡，团队开始逐一击破。
为设计出喷射管道，团队根据喷射混凝土机械臂的基本原理，开展了适用于这类超低掺量材料的添加设备的研制。通过不断与高原项目机械师进行管道设计探讨研究，在一遍遍画图、改图后，团队成员拿着定稿的机械图纸奔前赴后找工厂加工，历时数月，设备问题迎刃而解。
为展示出现场加入第二代纳米材料后可降低喷射混凝土回弹率的真实效果，今年上半年，团队卯足了劲儿，6吨回弹料，6个人一锹锹铲起，用60公斤的桶足足装了100桶，夜里12点到次日清晨6点在隧洞里加班也是家常便饭。终于，在反复进行30次现场调试、9次现场试验后，喷射混凝土回弹率始终保持在7%以内，并且单方混凝土成本可节约45元，有了现场数据支撑，二代纳米材料的实用之处得到了验证。
“太好了！”
“从现场数据来看，无论是施工效果还是经济效果都十分显著，看来你们的纳米材料的确是名不虚传！我们项目要立即全线推广使用。”在看到实际应用效果后，对方十分满意地点了点头称赞说。
从拒绝到认可，将现场喷射混凝土回弹率由20%降至7%以内，每延米的净喷射时间缩短15%左右，这是新材料分部坚持不懈反复实践的结果。
截止目前，纳米材料已获得发明专利5项、发表论文5篇。在为施工降本增效、提升效率，提高项目质量水平，保障工程履约，降低安全风险等方面发挥了良好作用。
“小纳米”汇聚大能量。未来，新材料分部将继续厚植科研沃土，让“创新之花”结出更多“丰硕成果”。
微观纳米材料
进行现场试验
团队在讨论问题
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