CN110028279A

CN110028279A - 高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法

Info

Publication number: CN110028279A
Application number: CN201910392984.5A
Authority: CN
Inventors: 李琴飞; 赵耀; 陈衡; 侯鹏坤; 谢宁; 程新
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2019-07-19
Anticipated expiration: 2039-05-10
Also published as: CN110028279B

Abstract

本发明提供一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，包括以下步骤：首先以植物秸秆为原料进行煅烧处理，然后将烧结后的粉末置于马弗炉内进行二次煅烧处理，制得秸秆灰；以丙烯酸类单体为原料，在纳米二氧化硅粉末表面原位包覆聚合物，然后在其表面制备氧化硅粉末，最后按重量份，将水泥、粉煤灰、秸秆灰、减水剂以及上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得水泥基生物质材料。本发明制得的秸秆灰含有较多的水硬活性物质，在一定程度上大大改善了水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能。

Description

高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法

技术领域：

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法。

背景技术：

随着各国逐步进入城市化和工业化的时代，水泥产业成为了世界上最大的产业之一。2015年，水泥的产量第一次超过了40亿吨。中国水泥的年产量为24亿吨，占世界总产量的57.3％，是世界上生产水泥最多的国家。相关数据表明，水泥工业排放的温室气体占整个工业的15％。而我国的碳排放量仅次于美国，占世界水泥工业碳排放总量的22％。现如今，随着温室效应给环境带来的危害日益突出，水泥工业作为排放大量温室气体的源头之一引起了世界人民的广泛关注。

近年来，对于缓解温室效应，减小环境压力的追求促使水泥工业寻找可以作为水泥替代品的“废物”材料。生物质灰是生物质材料在燃烧、电加工过程中分化产生的固体残留物。在2009年，全世界就已经有62个国家使用了生物质材料作为电厂发电的原料；其次生物质燃料是一种可再生能源，由于人口和工业化的快速增长，其作为能源的来源是一种普遍的做法。秸秆灰是以秸秆为燃料的发电厂燃烧稻壳和弄作为秆等产生的灰分，比表面积大、孔隙丰富，密度低，具有火山灰活性，当其加入到水泥基材料中，其中的活性二氧化硅(SiO₂)、活性氧化铝(Al₂O₃)等组分与氢氧化钙(Ca(OH)₂)反应能够生成水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙或水化硅铝酸钙，反应生成的水化产物大多在硬化后的水泥石中产生，通过填充水泥石的毛细孔来降低孔隙率增加密实性，从而提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀能力。

秸秆灰是秸秆经高温煅烧后的剩余物，一般为秸秆质量的20％，秸秆灰的密度通常为200-400kg/m³，相对密度为2.14，秸秆灰中主要存在由两种孔隙，一种是由秸秆纤维板片交错形成，为微米尺度的蜂窝孔，它与秸秆阻止结构有关，与焚烧过程无关，对秸秆灰的粉磨性能产生较大影响；另一种由稻壳灰凝胶离子非紧密聚集而成，为纳米尺度的SiO₂粒子间隙孔，它与焚烧过程有关，可与稻壳灰的比表面积和化学活性产生重大的影响。研究表明：秸秆中的炭含量随着炭化温度的升高而下降，这是由于温度升高，秸秆中碳元素的氧化速率明显增加，大部分碳被氧化为CO₂得以释放，当炭化温度达到800℃时。所得到的秸秆灰中二氧化硅的含量达到85％以上。当秸秆灰加入到水泥材料中，可大大改善水泥的性能，表现早期强度高，并且具有很好的抗压强度，但是秸秆灰中残留碳对强度和凝结时间有一定的影响，而且碳含量过高会导致水泥材料强度降低。因此，在制备秸秆灰时煅烧条件至关重要。

申请号：200610026453.7、申请日：20060511的专利公开了抗硫酸盐侵蚀的自密实混凝土及其制备方法，采用粉煤灰，矿渣，硅灰这三种矿物掺合料和水泥作为混凝土胶结料，并添加减水剂和增稠剂，配制出具有高流动性的自密实混凝土。由于矿物掺合料的高掺量掺入，混凝土中受硫酸盐侵蚀的成分显著减少，降低了混凝土受侵蚀的可能性，同时自密实混凝土不需要人工振捣，大大减少人工振捣不均匀所形成的缺陷，同时减少人力耗费。本发明的混凝土具有较高的流动性，坍落度在25cm以上，扩展度在60cm以上，阻滞率在0.8以上；本发明经过10％硫酸钠溶液9个月以上的侵蚀试验，抗压比在0.8以上，表面完整无损。本发明制备方法简单、成本低廉、应用广泛。但是该方法制得的混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能有待进一步改善，且添加剂较多，大大增加了混凝土的制备成本。

本发明是从制得不同活性秸秆灰出发，采用不同的温度和煅烧时间制得不同的秸秆灰，将其加入到水泥基材料中，秸秆灰可与水泥基材料发生材料生成水化硅酸钙，增加基体密实性，从而提高基体的力学性能和抗盐硫酸侵蚀性能。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是现有技术中水泥基材料制备成本较高，且抗硫酸盐侵蚀性能较差的问题，为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，该方法采用不同的温度和煅烧时间制得不同活性的秸秆灰，并通过调节其掺量，制得力学性能和抗硫酸侵蚀性能优异的水泥基生物质材料。

为了更好的解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，具体包括以下步骤：

(1)将植物秸秆粉碎干燥后研磨制得植物粉末，将其置于陶瓷坩埚中于马弗炉内进行一次煅烧处理，制得烧结粉末；

(2)将上述制得的烧结粉末置于陶瓷坩埚内于马弗炉内进行二次煅烧处理，制得秸秆灰；

(3)将丙烯酸类单体、十二烷基苯磺酸钠和去离子水混合搅拌制得单体乳液，然后加入纳米二氧化硅粉末，常温下500W功率下超声分散处理30min，然后加入引发剂，60-90℃下搅拌反应1-2h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，80℃下干燥处理制得聚合物包覆二氧化硅材料；

(4)将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，滴加去离子水进行搅拌水解反应30min，然后滴加浓度为0.35mol/L的盐酸溶液进行搅拌混合1h，制得硅溶胶，然后加入上述制得的聚合物包覆二氧化硅材料，室温下静置处理3-5h，然后过滤，固体洗涤后进行干燥处理，制得复合结构材料；

(5)按重量份，将水泥、粉煤灰、秸秆灰、减水剂以及上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得纳米改性水泥基生物质材料；

(6)将上述制得的复合结构材料进行抗硫酸盐侵蚀测试，对其力学性能进行测定，并对侵蚀后的试样进行定量测试，分析材料中秸秆灰掺量对试样侵蚀后成分变化的影响。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述植物秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述一次煅烧的温度为200-400℃，时间为1-3h。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述二次煅烧处理的温度为500-700℃，时间为4-6h，进一步优选为600℃下煅烧处理6h。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述丙烯酸类单体为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，各组分的用量以重量份计分别为：丙烯酸类单体5-13份、十二烷基苯磺酸钠0.12-0.15份、纳米二氧化硅粉末1-4份、引发剂0.1-0.5份、去离子水8-11份。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述正硅酸乙酯、去离子水、盐酸溶液的体积比为1:3:20。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述复合结构材料为纳米二氧化硅粉末-聚合物-氧化硅粉末，其中，聚合物包覆二氧化硅材料和最外层氧化硅粉末的质量比为(1-4)：0.5。

作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，各组分用量以质量百分比计：水泥77-85份、粉煤灰15份、秸秆灰2-8份、减水剂0.3份、复合结构材料0.15份。

作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述减水剂为聚羧酸盐类高效减水剂。

作为上述技术方案的优选，步骤(6)中，所述抗硫酸盐侵蚀试验的条件为：分别在质量分数为5％的硫酸钠溶液和水溶液中进行浸泡56天。

作为上述技术方案的优选，步骤(6)中，对试样进行定量测试方法为：将试样干燥研磨后，在氮气环境、1000℃下进行热重实验。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过改变煅烧温度、煅烧时间获得具有良好火山灰活性的秸秆灰，将其加入加入到水泥砂浆中替代部分水泥，秸秆灰中的二氧化硅、氧化铝等活性物质可与水泥水化过程中生成的氢氧化钙反应，生成C-S-H凝胶，在一定程度上促进了水泥水化进程；水泥砂浆水化过程中产生的钙矾石和氢氧化钙大大减少，且在硫酸盐溶液侵蚀时，氢氧化钙向石膏的转化有效减少，受侵蚀程度得到有效改善；而且秸秆灰中的活化氧化铝和氧化硅与氢氧化钙形成的凝胶可有效填充到水泥砂浆中的孔隙内，其与添加的复合粒子复配，在经过硫酸盐侵蚀后抗压强度有所提高。

为了改善水泥砂浆的强度，本发明在砂浆中加入一定量的二氧化硅粉末进行改性，但是其会降低水泥砂浆的抗裂性和柔韧性，为了解决这一技术问题，本发明在二氧化硅表面制备一层聚合物包覆层，其亲水性好，但是与水泥基体的相容性不好，所以本发明采用溶胶凝胶法制得硅溶胶，然后加入聚合物包覆的二氧化硅，硅溶胶可有效在聚合物包覆的二氧化硅表面形成三维网络包覆层，干燥后形成均匀分散的氧化硅粉末，该复合结构材料在提高材料抗压强度的同时，也改善了砂浆的抗裂性。

附图说明：

图1：不同掺量的秸秆灰对水泥砂浆抗压强度的影响；

图2：不同掺量的秸秆灰对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响；

图3：不同掺量的秸秆灰对硫酸盐侵蚀试样微观形貌的影响；

图4：不同掺量的秸秆灰对硫酸盐侵蚀试样组成的影响。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。

本发明在不同温度和煅烧时间制得的秸秆灰的成分质量百分比具体如表1所示：

表1

实施例1

将植物秸秆粉碎干燥后研磨制得植物粉末，将其置于陶瓷坩埚中于马弗炉内200℃下进行一次煅烧处理1h，制得烧结粉末；将上述制得的烧结粉末置于陶瓷坩埚内于马弗炉内600℃下进行二次煅烧处理6h，制得秸秆灰；按重量份计，将5份丙烯酸类单体、0.12份十二烷基苯磺酸钠和8份去离子水混合搅拌制得单体乳液，然后加入1份纳米二氧化硅粉末，常温下500W功率下超声分散处理30min，然后加入0.1份引发剂，60℃下搅拌反应1h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，80℃下干燥处理制得聚合物包覆二氧化硅材料；

将1ml正硅酸乙酯溶于50ml无水乙醇中，滴加3ml去离子水进行搅拌水解反应30min，然后滴加20ml浓度为0.35mol/L的盐酸溶液进行搅拌混合1h，制得硅溶胶，然后加入上述制得的聚合物包覆二氧化硅材料，室温下静置处理3h，然后过滤，固体洗涤后进行干燥处理，制得复合结构材料；其中，复合结构材料中聚合物包覆二氧化硅材料和最外层氧化硅粉末的质量比为1：0.5，按重量份，将83份水泥、15份粉煤灰、2份秸秆灰、0.3份减水剂以及0.15份上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得纳米改性水泥基生物质材料。

实施例2

将植物秸秆粉碎干燥后研磨制得植物粉末，将其置于陶瓷坩埚中于马弗炉内400℃下进行一次煅烧处理3h，制得烧结粉末；将上述制得的烧结粉末置于陶瓷坩埚内于马弗炉内600℃下进行二次煅烧处理6h，制得秸秆灰；按重量份计，将13份丙烯酸类单体、0.15份十二烷基苯磺酸钠和11份去离子水混合搅拌制得单体乳液，然后加入4份纳米二氧化硅粉末，常温下500W功率下超声分散处理30min，然后加入0.5份引发剂，90℃下搅拌反应2h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，80℃下干燥处理制得聚合物包覆二氧化硅材料；

将1ml正硅酸乙酯溶于50ml无水乙醇中，滴加3ml去离子水进行搅拌水解反应30min，然后滴加20ml浓度为0.35mol/L的盐酸溶液进行搅拌混合1h，制得硅溶胶，然后加入上述制得的聚合物包覆二氧化硅材料，室温下静置处理5h，然后过滤，固体洗涤后进行干燥处理，制得复合结构材料；其中，复合结构材料中聚合物包覆二氧化硅材料和最外层氧化硅粉末的质量比为4：0.5，按重量份，将81份水泥、15份粉煤灰、4份秸秆灰、0.3份减水剂以及0.15份上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得纳米改性水泥基生物质材料。

实施例3

将植物秸秆粉碎干燥后研磨制得植物粉末，将其置于陶瓷坩埚中于马弗炉内200℃下进行一次煅烧处理1.5h，制得烧结粉末；将上述制得的烧结粉末置于陶瓷坩埚内于马弗炉内600℃下进行二次煅烧处理6h，制得秸秆灰；按重量份计，将7份丙烯酸类单体、0.13份十二烷基苯磺酸钠和9份去离子水混合搅拌制得单体乳液，然后加入2份纳米二氧化硅粉末，常温下500W功率下超声分散处理30min，然后加入0.2份引发剂，70℃下搅拌反应70min，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，80℃下干燥处理制得聚合物包覆二氧化硅材料；

将1ml正硅酸乙酯溶于50ml无水乙醇中，滴加3ml去离子水进行搅拌水解反应30min，然后滴加20ml浓度为0.35mol/L的盐酸溶液进行搅拌混合1h，制得硅溶胶，然后加入上述制得的聚合物包覆二氧化硅材料，室温下静置处理3.5h，然后过滤，固体洗涤后进行干燥处理，制得复合结构材料；其中，复合结构材料中聚合物包覆二氧化硅材料和最外层氧化硅粉末的质量比为1.5：0.5，按重量份，将79份水泥、15份粉煤灰、6份秸秆灰、0.3份减水剂以及0.15份上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得纳米改性水泥基生物质材料。

实施例4

将植物秸秆粉碎干燥后研磨制得植物粉末，将其置于陶瓷坩埚中于马弗炉内300℃下进行一次煅烧处理80min，制得烧结粉末；将上述制得的烧结粉末置于陶瓷坩埚内于马弗炉内600℃下进行二次煅烧处理6h，制得秸秆灰；按重量份计，将9份丙烯酸类单体、0.14份十二烷基苯磺酸钠和10份去离子水混合搅拌制得单体乳液，然后加入3份纳米二氧化硅粉末，常温下500W功率下超声分散处理30min，然后加入0.3份引发剂，70℃下搅拌反应90min，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，80℃下干燥处理制得聚合物包覆二氧化硅材料；

将1ml正硅酸乙酯溶于50ml无水乙醇中，滴加3ml去离子水进行搅拌水解反应30min，然后滴加20ml浓度为0.35mol/L的盐酸溶液进行搅拌混合1h，制得硅溶胶，然后加入上述制得的聚合物包覆二氧化硅材料，室温下静置处理4.5h，然后过滤，固体洗涤后进行干燥处理，制得复合结构材料；其中，复合结构材料中聚合物包覆二氧化硅材料和最外层氧化硅粉末的质量比为3：0.5，按重量份，将77份水泥、15份粉煤灰、8份秸秆灰、0.3份减水剂以及0.15份上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得纳米改性水泥基生物质材料。

实施例5

将植物秸秆粉碎干燥后研磨制得植物粉末，将其置于陶瓷坩埚中于马弗炉内300℃下进行一次煅烧处理2.5h，制得烧结粉末；将上述制得的烧结粉末置于陶瓷坩埚内于马弗炉内600℃下进行二次煅烧处理6h，制得秸秆灰；按重量份计，将11份丙烯酸类单体、0.14份十二烷基苯磺酸钠和10份去离子水混合搅拌制得单体乳液，然后加入3.5份纳米二氧化硅粉末，常温下500W功率下超声分散处理30min，然后加入0.4份引发剂，80℃下搅拌反应100min，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，80℃下干燥处理制得聚合物包覆二氧化硅材料；

将1ml正硅酸乙酯溶于50ml无水乙醇中，滴加3ml去离子水进行搅拌水解反应30min，然后滴加20ml浓度为0.35mol/L的盐酸溶液进行搅拌混合1h，制得硅溶胶，然后加入上述制得的聚合物包覆二氧化硅材料，室温下静置处理4.5h，然后过滤，固体洗涤后进行干燥处理，制得复合结构材料；其中，复合结构材料中聚合物包覆二氧化硅材料和最外层氧化硅粉末的质量比为3.5：0.5，按重量份，将81份水泥、15份粉煤灰、4份秸秆灰、0.3份减水剂以及0.15份上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得纳米改性水泥基生物质材料。

对比例

将1ml正硅酸乙酯溶于50ml无水乙醇中，滴加3ml去离子水进行搅拌水解反应30min，然后滴加20ml浓度为0.35mol/L的盐酸溶液进行搅拌混合1h，制得硅溶胶，然后加入上述制得的聚合物包覆二氧化硅材料，室温下静置处理3h，然后过滤，固体洗涤后进行干燥处理，制得复合结构材料；其中，复合结构材料中聚合物包覆二氧化硅材料和最外层氧化硅粉末的质量比为1：0.5，按重量份，将85份水泥、15份粉煤灰、0.3份减水剂以及1份上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得纳米改性水泥基生物质材料。

将上述实施例以及对比例中制得的水泥基材料加入水搅拌混合均匀后倒入模具中进行标准养护3、7、28天后，进行脱模处理，并对试样进行抗压强度测试，养护28天后的试样分别置于水溶液和质量浓度为5％的硫酸钠溶液中养护处理56天后，取出，测其抗压强度。此外，还对侵蚀后的试样进行形貌测试。测试结果如图1、图2、图3所示，实施例1-实施例5中秸秆灰的添加量依次为2wt％、4wt％、6wt％、8wt％、4wt％，对比例未掺加秸秆灰。

从图1可以看出，在秸秆灰相同掺量下，水泥砂浆的抗压强度随着养护龄期的增加而增加，其中，3d和7d的抗压强度中，除了秸秆灰在6wt％掺量下的水泥砂浆的抗压强度略有增加外，其他添加秸秆灰的水泥砂浆的抗压强度随着秸秆灰掺量的增加而降低，其中养护3d的试样的抗压强度降低的幅度要低于养护7d的试样。结果表明：秸秆灰掺量在6wt％以内对砂浆抗压强度的影响相近，秸秆灰的掺加对水泥砂浆早期抗压强度有降低作用，这是由于秸秆灰火山灰反应降低早期抗压强度的性质所决定的。在养护28d后，除4wt％掺量的水泥砂浆的抗压强度有明显降低，2wt％、6wt％、8wt％掺量的砂浆抗压强度相对于未掺加秸秆灰的水泥砂浆的降幅都在10％以内。

从图2可以看出，在5％硫酸盐溶液侵蚀下，掺量为4wt％、8wt％的试样的抗压强度要高于水环境养护下试样的抗压强度，其他掺量试样的抗压强度虽有所降低，但是降幅都在10％以内。这主要是由于本发明对于一次烧结后的秸秆灰进行不同温度和煅烧时间的二次处理，制得的秸秆灰含有较多的具有水硬活性的物质，例如SiO₂、Al₂O₃等，将其加入到水泥砂浆中替代部分水泥，使得水泥水化过程中氢氧化钙的产生量有效降低，而且其还可与水泥水化过程中产生的氢氧化钙发生反应，进一步消耗了氢氧化钙，即在进行硫酸盐侵蚀前，本发明制得的水泥砂浆在水化过程中钙矾石的量大大降低，在硫酸盐侵蚀过程中，钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙晶体的转化减少，氢氧化钙向石膏的转化减少，故制得的水泥砂浆在受到硫酸盐侵蚀时侵蚀程度得到有效改善。另一方面，秸秆灰中的组分与氢氧化钙反应生成的水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶填充在水泥砂浆的孔隙中，在一定程度上提高了水泥砂浆的抗压强度。

本发明还将硫酸盐侵蚀的试样干燥研磨后，在氮气环境、1000℃下进行热重试验。测试结果如图4所示。从图3、图4可以看出经硫酸盐侵蚀后的形貌，还可以对侵蚀后试样进行定量分析。热重曲线一般分为两部分，室温～300℃为C-S-H凝胶、水化铝酸钙、单硫型铝酸钙等水化产物的失水分解；第二个阶段为氢氧化钙(350～550℃)以及碳酸盐的分解(>600℃)。对在硫酸盐侵蚀环境下的砂浆试样进行热重分析：第一阶段，在硫酸盐侵蚀环境下随着秸秆灰掺量的增加，各试样的质量损失分别为9.5386％、9.7828％、8.7183％、9.3491％、8.9864％，质量损失越大表明试样中铝相含量越大，铝相物质多为钙矾石，除2％掺量的试样外空白组中钙矾石含量高于其他秸秆灰掺量的试样，其中4％掺量的试样中钙矾石含量最低，在强度上表现为秸秆灰掺量为4％的试样强度最高。第二个阶段主要表现为氢氧化钙(Ca(OH)₂)的分解，秸秆灰掺量为0％、2％、4％、6％、8％的试样反应始末质量损失分别为3.2162％、1.4656％、1.2819％、1.5797％、1.3871％，空白组中的氢氧化钙(Ca(OH)₂)含量明显高于掺加秸秆灰的试样，结果表明在硫酸盐侵蚀环境下秸秆灰的掺加能够有效减少试样中氢氧化钙(Ca(OH)₂)的含量。

虽然已经对本发明的具体实施方案进行了描述，但是本发明的许多其他形式和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。应理解所附权利要求和本发明通常涵盖本发明真实精神和范围内的所有这些明显的形式和改变。

Claims

1.一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将植物秸秆粉碎干燥后研磨制得植物粉末，将其置于陶瓷坩埚中于马弗炉内进行一次煅烧处理，制得烧结粉末；

（2）将上述制得的烧结粉末置于陶瓷坩埚内于马弗炉内进行二次煅烧处理，制得秸秆灰；

（3）将丙烯酸类单体、十二烷基苯磺酸钠和去离子水混合搅拌制得单体乳液，然后加入纳米二氧化硅粉末，常温下500W功率下超声分散处理30min，然后加入引发剂，60-90℃下搅拌反应1-2h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体采用无水乙醇、去离子水依次洗涤后，80℃下干燥处理制得聚合物包覆二氧化硅材料；

（4）将正硅酸乙酯溶于无水乙醇中，滴加去离子水进行搅拌水解反应30min，然后滴加浓度为0.35mol/L的盐酸溶液进行搅拌混合1h，制得硅溶胶，然后加入上述制得的聚合物包覆二氧化硅材料，室温下静置处理3-5h，然后过滤，固体洗涤后进行干燥处理，制得复合结构材料；

（5）按计量比，将水泥、粉煤灰、秸秆灰、减水剂以及上述制得的复合结构材料混合研磨处理制得纳米改性水泥基生物质材料；

（6）将上述制得的复合结构材料进行抗硫酸盐侵蚀测试，对其力学性能进行测定，并对侵蚀后的试样进行定量测试，分析材料中秸秆灰掺量对试样侵蚀后成分变化的影响。

2.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述植物秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆、大豆秸秆中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述一次煅烧的温度为200-400℃，时间为1-3h。

4.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述二次煅烧处理的温度为500-700℃，时间为4-6h，进一步优选为600℃下煅烧处理6h。

5.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述丙烯酸类单体为丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（3）中，各组分的用量以重量份计分别为：丙烯酸类单体5-13份、十二烷基苯磺酸钠0.12-0.15份、纳米二氧化硅粉末1-4份、引发剂0.1-0.5份、去离子水8-11份。

7.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述正硅酸乙酯、去离子水、盐酸溶液的体积比为1:3:20。

8.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（4）中，所述复合结构材料为纳米二氧化硅粉末-聚合物-氧化硅粉末，其中，聚合物包覆二氧化硅材料和最外层氧化硅粉末的质量比为（1-4）：0.5。

9.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（5）中，各组分用量以质量百分比计：水泥77-85份、粉煤灰15份、秸秆灰2-8份、减水剂0.3份、复合结构材料0.15份；所述减水剂为聚羧酸盐类高效减水剂。

10.根据权利要求1所述的一种高温煅烧秸秆灰制备纳米改性水泥基生物质材料的方法，其特征在于，步骤（6）中，所述抗硫酸盐侵蚀试验的条件为：分别在质量分数为5%的硫酸钠溶液和水溶液中进行浸泡56天，对试样进行定量测试方法为：将试样干燥研磨后，在氮气环境、1000℃下进行热重实验。