本發(fā)明涉及一種綠色混凝土孔道壓漿材料的制備方法，屬于壓漿材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)突飛猛進(jìn)，公路和鐵路的橋隧比例增大，后張預(yù)應(yīng)力橋梁的使用更為廣泛。而后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿作為后張預(yù)應(yīng)力橋梁一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，良好的孔道壓漿對(duì)于保證橋梁的安全性和耐久性具有極其重要的意義。預(yù)應(yīng)力管道壓漿是將壓漿材料注入預(yù)留的預(yù)應(yīng)力混凝土管道中，使壓漿材料充分包裹預(yù)應(yīng)力筋。其作用是保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋不銹蝕并使其與混凝土良好結(jié)合，保證預(yù)應(yīng)力的有效傳遞，使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土共同工作，提高結(jié)構(gòu)的可靠度和耐久性。

工程中制備壓漿材料的方式有兩種：一種是壓漿劑與水泥以一定比例混合加水?dāng)嚢柚苽?，另一種是壓漿料直接加水?dāng)嚢柚苽?。壓漿料是由高效減水劑、緩凝劑和微膨脹劑等多種外加劑和礦物摻合料以及水泥組成的干混料，不摻加水泥的壓漿料即為壓漿劑。壓漿料雖然性能穩(wěn)定，但成本較高，而壓漿劑不僅摻量較為靈活，而且可使用工地附近的水泥，可以在很大程度上降低工程造價(jià)，但是其膨脹率低，提高漿體流動(dòng)性能力差，對(duì)漿體強(qiáng)度增加無(wú)明顯效果，而且性能不穩(wěn)定，隨著儲(chǔ)存期的延長(zhǎng)效果變化很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)傳統(tǒng)混凝土壓漿材料膨脹率低，在使用過(guò)程中無(wú)法有效提高漿體流動(dòng)性能，對(duì)漿體強(qiáng)度增加無(wú)明顯效果的問(wèn)題，提供了一種以山核桃殼粉、廢白土及粉煤灰等經(jīng)預(yù)處理改性后蒸汽養(yǎng)護(hù)制得綠色混凝土孔道壓漿材料的方法。本發(fā)明首先將山核桃殼粉碎后炭化，提高其孔隙率，再與煅燒后的廢白土混合并用鈦酸酯偶聯(lián)劑改性，制得改性混合粉末，再將粉煤灰經(jīng)氫氧化鈉溶液活化改性，進(jìn)一步提高粉煤灰的孔隙率和比表面積，與改性混合粉末、羥基磷灰石等混合，經(jīng)蒸汽養(yǎng)護(hù)，并在養(yǎng)護(hù)期間配合球磨，提高產(chǎn)品在水泥硬化過(guò)程中的反應(yīng)速率和漿體流動(dòng)性能，有效保持產(chǎn)品后期膨脹率持續(xù)增加，并通過(guò)添加麥飯石和羥基磷灰石提高后期硬化脫水后的水泥強(qiáng)度，防止失效，最后經(jīng)干燥制得綠色混凝土孔道壓漿材料，有效解決了傳統(tǒng)壓漿劑膨脹率低，對(duì)漿體強(qiáng)度無(wú)明顯增強(qiáng)效果的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取200～300g山核桃殼，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過(guò)200目篩，得核桃殼粉，并將所得核桃殼粉轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的核桃殼粉轉(zhuǎn)入炭化爐，以3～5mL/min速率向爐內(nèi)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，以8～10℃/min速率程序升溫至550～650℃，保溫炭化30～45min，得炭化核桃殼粉；

（2）稱取300～500g廢白土，置于馬弗爐中，于溫度為400～500℃條件下，煅燒2～3h，待自然冷卻至室溫，依次稱取100～120g煅燒后的廢白土，60～80g炭化核桃殼粉，倒入盛有400～500mL無(wú)水乙醇的燒杯中，再加入10～20mL鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201，再將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為55～60℃條件下，用玻璃棒攪拌混合15～20min，過(guò)濾，收集濾餅，并將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，再倒入研缽中，研磨后過(guò)200目篩，得改性混合粉末，備用；

（3）稱取300～400g粉煤灰，倒入盛有600～800mL濃度為1～2mol/L氫氧化鈉溶液的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為75～80℃，轉(zhuǎn)速為600～800r/min條件下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)24～48h，過(guò)濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將洗滌后的濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾餅置于研缽中，研磨后過(guò)325目篩，得改性粉煤灰；

（4）按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入80～120份步驟（2）備用改性混合粉末，150～200份上述所得改性粉煤灰，30～50份麥飯石，10～15份羥基磷灰石，3～5份氫氧化鈣，以800～1000r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合45～60min，出料，得混合料；

（5）將上述所得混合料轉(zhuǎn)入蒸汽養(yǎng)護(hù)箱，于溫度為98～100℃條件下，蒸汽養(yǎng)護(hù)6～8天，并且在養(yǎng)護(hù)期間，每隔6～8h將混合料移出，經(jīng)球磨機(jī)球磨15～30min后，移入養(yǎng)護(hù)箱中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)處理，待養(yǎng)護(hù)結(jié)束，將養(yǎng)護(hù)箱中混合料轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，即得綠色混凝土孔道壓漿材料。

本發(fā)明的應(yīng)用方法：將本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料應(yīng)用于橋梁預(yù)應(yīng)力管道中，按質(zhì)量比1:10～1:15，將本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料與硅酸鹽水泥進(jìn)行攪拌混合均勻后，得壓漿混合物，再按質(zhì)量比3:11，將水與壓漿混合物置于拌合機(jī)中攪拌混合4～5min，得混合漿料，再利用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力管道中的空氣，使管道中相對(duì)真空度達(dá)到-0.07～-0.09MPa，然后在管道的一端用壓漿泵以0.5～0.6MPa壓力將混合漿料壓入預(yù)應(yīng)力管道中，當(dāng)管道另一端飽滿出漿時(shí)，停止壓入，并在0.5～0.7MPa壓力下保持壓漿動(dòng)作5～10min，使壓漿孔完全密實(shí)即可。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的綠色混凝土孔道壓漿材料流動(dòng)性好，漿體初始流動(dòng)度為14～16s，7天抗壓強(qiáng)度達(dá)40～42MPa，抗折強(qiáng)度為10～13MPa，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)60.2～81.5MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)15～17MPa，3h毛泌水率和24h自由泌水率均為0，24h自由膨脹率為0.1～0.9%。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料24h自由膨脹率為0.1～0.9%，具有較好的膨脹率；

（2）本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料有效提高了漿體的流動(dòng)性能和強(qiáng)度，其漿體初始流動(dòng)度為14～16s，7天抗壓強(qiáng)度達(dá)40～42MPa，抗折強(qiáng)度為10～13MPa，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)60.2～81.5MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)15～17MPa；

（3）本發(fā)明主要是以廢白土、粉煤灰等物質(zhì)為原料，資源重回收利用，符合綠色環(huán)保的要求。

具體實(shí)施方式

首先稱取200～300g山核桃殼，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過(guò)200目篩，得核桃殼粉，并將所得核桃殼粉轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的核桃殼粉轉(zhuǎn)入炭化爐，以3～5mL/min速率向爐內(nèi)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，以8～10℃/min速率程序升溫至550～650℃，保溫炭化30～45min，得炭化核桃殼粉；再稱取300～500g廢白土，置于馬弗爐中，于溫度為400～500℃條件下，煅燒2～3h，待自然冷卻至室溫，依次稱取100～120g煅燒后的廢白土，60～80g炭化核桃殼粉，倒入盛有400～500mL無(wú)水乙醇的燒杯中，再加入10～20mL鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201，再將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為55～60℃條件下，用玻璃棒攪拌混合15～20min，過(guò)濾，收集濾餅，并將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，再倒入研缽中，研磨后過(guò)200目篩，得改性混合粉末，備用；接著稱取300～400g粉煤灰，倒入盛有600～800mL濃度為1～2mol/L氫氧化鈉溶液的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為75～80℃，轉(zhuǎn)速為600～800r/min條件下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)24～48h，過(guò)濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將洗滌后的濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾餅置于研缽中，研磨后過(guò)325目篩，得改性粉煤灰；再按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入80～120份備用改性混合粉末，150～200份上述所得改性粉煤灰，30～50份麥飯石，10～15份羥基磷灰石，3～5份氫氧化鈣，以800～1000r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合45～60min，出料，得混合料；最后將上述所得混合料轉(zhuǎn)入蒸汽養(yǎng)護(hù)箱，于溫度為98～100℃條件下，蒸汽養(yǎng)護(hù)6～8天，并且在養(yǎng)護(hù)期間，每隔6～8h將混合料移出，經(jīng)球磨機(jī)球磨15～30min后，移入養(yǎng)護(hù)箱中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)處理，待養(yǎng)護(hù)結(jié)束，將養(yǎng)護(hù)箱中混合料轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105～110℃條件下干燥至恒重，即得綠色混凝土孔道壓漿材料。

實(shí)例1

首先稱取300g山核桃殼，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過(guò)200目篩，得核桃殼粉，并將所得核桃殼粉轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的核桃殼粉轉(zhuǎn)入炭化爐，以5mL/min速率向爐內(nèi)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，以10℃/min速率程序升溫至650℃，保溫炭化45min，得炭化核桃殼粉；再稱取500g廢白土，置于馬弗爐中，于溫度為500℃條件下，煅燒3h，待自然冷卻至室溫，依次稱取120g煅燒后的廢白土，80g炭化核桃殼粉，倒入盛有500mL無(wú)水乙醇的燒杯中，再加入20mL鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201，再將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為60℃條件下，用玻璃棒攪拌混合20min，過(guò)濾，收集濾餅，并將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，再倒入研缽中，研磨后過(guò)200目篩，得改性混合粉末，備用；接著稱取400g粉煤灰，倒入盛有800mL濃度為2mol/L氫氧化鈉溶液的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為800r/min條件下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)48h，過(guò)濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將洗滌后的濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾餅置于研缽中，研磨后過(guò)325目篩，得改性粉煤灰；再按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入120份備用改性混合粉末，200份上述所得改性粉煤灰，50份麥飯石，15份羥基磷灰石，5份氫氧化鈣，以1000r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合60min，出料，得混合料；最后將上述所得混合料轉(zhuǎn)入蒸汽養(yǎng)護(hù)箱，于溫度為100℃條件下，蒸汽養(yǎng)護(hù)8天，并且在養(yǎng)護(hù)期間，每隔8h將混合料移出，經(jīng)球磨機(jī)球磨30min后，移入養(yǎng)護(hù)箱中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)處理，待養(yǎng)護(hù)結(jié)束，將養(yǎng)護(hù)箱中混合料轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為110℃條件下干燥至恒重，即得綠色混凝土孔道壓漿材料。

將本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料應(yīng)用于橋梁預(yù)應(yīng)力管道中，按質(zhì)量比1:15，將本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料與硅酸鹽水泥進(jìn)行攪拌混合均勻后，得壓漿混合物，再按質(zhì)量比3:11，將水與壓漿混合物置于拌合機(jī)中攪拌混合5min，得混合漿料，再利用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力管道中的空氣，使管道中相對(duì)真空度達(dá)到-0.09MPa，然后在管道的一端用壓漿泵以0.6MPa壓力將混合漿料壓入預(yù)應(yīng)力管道中，當(dāng)管道另一端飽滿出漿時(shí)，停止壓入，并在0.7MPa壓力下保持壓漿動(dòng)作10min，使壓漿孔完全密實(shí)即可。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的綠色混凝土孔道壓漿材料流動(dòng)性好，漿體初始流動(dòng)度為16s，7天抗壓強(qiáng)度達(dá)42MPa，抗折強(qiáng)度為13MPa，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)81.5MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)17MPa，3h毛泌水率和24h自由泌水率均為0，24h自由膨脹率為0.9%。

實(shí)例2

首先稱取200g山核桃殼，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過(guò)200目篩，得核桃殼粉，并將所得核桃殼粉轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的核桃殼粉轉(zhuǎn)入炭化爐，以3mL/min速率向爐內(nèi)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，以8℃/min速率程序升溫至550℃，保溫炭化30min，得炭化核桃殼粉；再稱取300g廢白土，置于馬弗爐中，于溫度為400℃條件下，煅燒2h，待自然冷卻至室溫，依次稱取100g煅燒后的廢白土，60g炭化核桃殼粉，倒入盛有400mL無(wú)水乙醇的燒杯中，再加入10mL鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201，再將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為55℃條件下，用玻璃棒攪拌混合15min，過(guò)濾，收集濾餅，并將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，再倒入研缽中，研磨后過(guò)200目篩，得改性混合粉末，備用；接著稱取300g粉煤灰，倒入盛有600mL濃度為1mol/L氫氧化鈉溶液的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為75℃，轉(zhuǎn)速為600r/min條件下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h，過(guò)濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將洗滌后的濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾餅置于研缽中，研磨后過(guò)325目篩，得改性粉煤灰；再按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入80份備用改性混合粉末，150份上述所得改性粉煤灰，30份麥飯石，10份羥基磷灰石，3份氫氧化鈣，以800r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合45min，出料，得混合料；最后將上述所得混合料轉(zhuǎn)入蒸汽養(yǎng)護(hù)箱，于溫度為98℃條件下，蒸汽養(yǎng)護(hù)6天，并且在養(yǎng)護(hù)期間，每隔6h將混合料移出，經(jīng)球磨機(jī)球磨15min后，移入養(yǎng)護(hù)箱中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)處理，待養(yǎng)護(hù)結(jié)束，將養(yǎng)護(hù)箱中混合料轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為105℃條件下干燥至恒重，即得綠色混凝土孔道壓漿材料。

將本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料應(yīng)用于橋梁預(yù)應(yīng)力管道中，按質(zhì)量比1:10，將本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料與硅酸鹽水泥進(jìn)行攪拌混合均勻后，得壓漿混合物，再按質(zhì)量比3:11，將水與壓漿混合物置于拌合機(jī)中攪拌混合4min，得混合漿料，再利用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力管道中的空氣，使管道中相對(duì)真空度達(dá)到-0.07MPa，然后在管道的一端用壓漿泵以0.5MPa壓力將混合漿料壓入預(yù)應(yīng)力管道中，當(dāng)管道另一端飽滿出漿時(shí)，停止壓入，并在0.5MPa壓力下保持壓漿動(dòng)作5min，使壓漿孔完全密實(shí)即可。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的綠色混凝土孔道壓漿材料流動(dòng)性好，漿體初始流動(dòng)度為14s，7天抗壓強(qiáng)度達(dá)40MPa，抗折強(qiáng)度為10MPa，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)60.2MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)15MPa，3h毛泌水率和24h自由泌水率均為0，24h自由膨脹率為0.1%。

實(shí)例3

首先稱取250g山核桃殼，經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，過(guò)200目篩，得核桃殼粉，并將所得核桃殼粉轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的核桃殼粉轉(zhuǎn)入炭化爐，以4mL/min速率向爐內(nèi)通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)狀態(tài)下，以9℃/min速率程序升溫至600℃，保溫炭化40min，得炭化核桃殼粉；再稱取400g廢白土，置于馬弗爐中，于溫度為450℃條件下，煅燒3h，待自然冷卻至室溫，依次稱取110g煅燒后的廢白土，70g炭化核桃殼粉，倒入盛有450mL無(wú)水乙醇的燒杯中，再加入15mL鈦酸酯偶聯(lián)劑NDZ-201，再將燒杯置于水浴鍋中，于溫度為57℃條件下，用玻璃棒攪拌混合17min，過(guò)濾，收集濾餅，并將所得濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，再倒入研缽中，研磨后過(guò)200目篩，得改性混合粉末，備用；接著稱取350g粉煤灰，倒入盛有700mL濃度為1mol/L氫氧化鈉溶液的燒杯中，再將燒杯置于數(shù)顯測(cè)速恒溫磁力攪拌器中，于溫度為77℃，轉(zhuǎn)速為700r/min條件下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)40h，過(guò)濾，收集濾餅，并用去離子水洗滌濾餅直至洗滌液呈中性，再將洗滌后的濾餅轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，再將干燥后的濾餅置于研缽中，研磨后過(guò)325目篩，得改性粉煤灰；再按重量份數(shù)計(jì)，在混料機(jī)中依次加入110份備用改性混合粉末，170份上述所得改性粉煤灰，40份麥飯石，12份羥基磷灰石，4份氫氧化鈣，以900r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合50min，出料，得混合料；最后將上述所得混合料轉(zhuǎn)入蒸汽養(yǎng)護(hù)箱，于溫度為99℃條件下，蒸汽養(yǎng)護(hù)7天，并且在養(yǎng)護(hù)期間，每隔7h將混合料移出，經(jīng)球磨機(jī)球磨20min后，移入養(yǎng)護(hù)箱中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)處理，待養(yǎng)護(hù)結(jié)束，將養(yǎng)護(hù)箱中混合料轉(zhuǎn)入烘箱中，于溫度為107℃條件下干燥至恒重，即得綠色混凝土孔道壓漿材料。

將本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料應(yīng)用于橋梁預(yù)應(yīng)力管道中，按質(zhì)量比1:12，將本發(fā)明制備的綠色混凝土孔道壓漿材料與硅酸鹽水泥進(jìn)行攪拌混合均勻后，得壓漿混合物，再按質(zhì)量比3:11，將水與壓漿混合物置于拌合機(jī)中攪拌混合4min，得混合漿料，再利用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力管道中的空氣，使管道中相對(duì)真空度達(dá)到-0.08MPa，然后在管道的一端用壓漿泵以0.5MPa壓力將混合漿料壓入預(yù)應(yīng)力管道中，當(dāng)管道另一端飽滿出漿時(shí)，停止壓入，并在0.6MPa壓力下保持壓漿動(dòng)作7min，使壓漿孔完全密實(shí)即可。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明制得的綠色混凝土孔道壓漿材料流動(dòng)性好，漿體初始流動(dòng)度為15s，7天抗壓強(qiáng)度達(dá)41MPa，抗折強(qiáng)度為12MPa，28天抗壓強(qiáng)度達(dá)70.1MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)16MPa，3h毛泌水率和24h自由泌水率均為0，24h自由膨脹率為0.8%。