本发明公开了一种利用炭化铁桦树制备孔道压浆材料的方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术：
公路交通是人类社会生命线工程的重要组成部分，公路桥梁作为公路交通基础设施的咽喉工程，在公路运输系统中发挥着至关重要的作用。由于使用荷载和环境因素等的作用，将导致桥梁使用性能衰退、结构安全与耐久性降低，造成桥梁适应性不足，甚至出现桥毁人亡事故。
预应力混凝土孔道压浆料是保护预应力钢筋不锈蚀，保证其与混凝土构件之间的有效传递，使后张预应力钢材料与整体结构良好连接成一体的关键材料，要求具有以下特征：（1）较好的流动度；（2）泌水率低，不离析，无沉降；（3）具有合适的膨胀度；（4）适宜的凝结时间；（5）具有一定的抗折抗压强度。
孔道压浆材料是由高效减水剂、微膨胀剂、矿物掺合料等多种材料组成的混合剂。现今的孔道压浆材料浆液的质量稳定性和流动性差，流动度损失快，体积稳定性不良，容易造成分层的现象，对孔道压浆的施工过程及压浆质量均造成不利的影响，且大部分压浆材料通过增大水灰比以达到高流动性的效果，但是多余的水必然泌出，同时在体系中形成泌水通道和水泡，泌水通道和水泡中的水蒸发后形成孔隙，导致结构缺陷，这将大大减少混凝土抵抗荷载的实际有效断面，影响灌浆料硬化后的后期强度和耐久性，造成安全隐患。
随着大跨度随着大、中跨径的预应力混凝土桥梁的数量急剧增加，预应力孔道长度也变的越来越长。超长预应力孔道更容易出现局部压浆质量问题，施工过程中特别对压浆材料的流动性有更高的要求，现有的压浆材料已无法满足使用需求。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有的孔道压浆材料质量稳定性和流动性差，流动度损失快，体积稳定性不良，且泌水量大，易造成结构缺陷，影响结构强度及耐久性的问题，提供一种利用炭化铁桦树制备孔道压浆材料的方法，本发明先将铁桦树放入压力罐中进行爆破处理，使铁桦树的结构蓬松，干燥后粉碎，将铁桦树粉末放入炭化炉中进行炭化，炭化后立即放入水中冷却并过滤，将含有水的滤渣进行冷冻处理，得冷冻物后加入木质素磺酸钠溶液中进行煮制，煮制后干燥、球磨，得改性炭化铁桦树粉末，再将粉煤灰、硅灰、高岭土等物质气流粉碎得混合矿物掺合料粉末，将其和改性炭化铁桦树粉末、减水剂、保塑剂等助剂混合均匀，即可得到孔道压浆材料，本发明对铁桦树进行改性，作为膨胀剂使用，具有微膨胀效果，同时结构稳定，浆料不分层不泌水，充盈度和流动性好，现场施工方便，经久耐用，机械强度高，能够满足各项孔道压浆的施工要求和质量要求，具有广泛的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）称取500～700g铁桦树放入调温调湿箱中，在相对湿度100%和温度100～120℃条件下处理1～2h，将处理后铁桦树放入压力罐中，在压力为2～4MPa和温度为90～100℃的条件下进行爆破处理30～50s，爆破后在60～80℃烘箱中干燥5～7h，干燥后加入粉碎机中粉碎，过80～100目筛，得铁桦树粉末；
（2）将铁桦树粉末放入炭化炉中，在氮气气氛保护下升温至600～700℃，保温炭化3～5h，炭化结束后将炭化物趁热加入到25℃的水中冷却20～30min，冷却后过滤，得滤渣；
（3）将上述滤渣放入冰箱中，在-10～-5℃的条件下冷冻30～40h，得冷冻物，将冷冻物按质量比1:10与质量分数5%木质素磺酸钠溶液中，加热至120～150℃，煮制1～2h，煮制后过滤，得滤渣，放入真空干燥箱中，在300～400℃温度下干燥5～6h，干燥后加入球磨机中球磨，过600～620目筛，得改性炭化铁桦树粉末，备用；
（4）分别1～2kg粉煤灰、400～600g硅灰、500～600g高岭土、200～400g方解石、80～100g沸石粉、250～350g电炉矿渣，混合后加入气流粉碎机中，粉碎后过680～700目筛，得混合矿物掺合料粉末；
（5）按重量份数计，分别选取55～65份步骤（3）备用的改性炭化铁桦树粉末、40～50份上述混合矿物掺合料粉末、0.1～0.3份柠檬酸钠、0.1～0.3份二异丁基甲醇、3～5份氨基苯磺酸钠、3～5份羧甲基纤维素钠、1～3份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，依次加入双螺旋锥形混合机中，搅拌混合均匀，即可得到孔道压浆材料。
本发明的应用方法是：首先在准备桥梁压浆时，按质量比1：15～1：25，将本发明制得的孔道压浆剂与普通硅酸盐水泥搅拌混合3～5min，再按质量比1：30～1：32，将水与混合水泥料倒入搅拌罐中拌合均匀，开启压浆泵，使浆体从压浆管中排出，当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时进行桥梁，控制压浆的压力在0.6MPa以下，当压浆材料从桥梁管道另一端饱满出浆时，关闭出浆口并在0.5～0.7MPa压力下保持压浆动作5～10min，使压浆孔完全密实，最后待压浆工序全部完毕后，对桥梁养护3～5天，同时保持压浆材料浆体温度在5～30℃之间即可。经检测，本发明制得的孔道压浆材料流动性好，浆体初始流动度为14～18s，30min流动度为19～23s，浆液无泌水，7天抗压强度达35～40MPa，28天抗压强度达50～60MPa，抗折强度达14～16MPa，强度较普通压浆材料均提高了55%以上，3h毛泌水率和24h自由泌水率均为0，浆体和易性良好，同时本发明孔道压降材料具有较好的微膨效果，24h自由膨胀率为0.4～0.8%，且本发明孔道压浆材料对钢筋无任何腐蚀作用，可提高桥梁、工程的耐久性，使工程使用寿命延长了5～8年。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的孔道压浆材料具有浆体流动性好、强度高的优点，同时浆体的高流动度使得孔道的各个部位都能够压浆密实，与混凝土紧密粘结，且不会对预应力钢筋造成锈蚀现象，能够有效保证工程的安全性能和使用寿命；
（2）本发明制得的孔道压浆材料不离析不泌水，充盈性及浆体和易性较好，可一次性压浆施工，不易出现分层现象，同时本发明压浆材料性能稳定，耐久性好，抗压强度与抗折强度均较高，能够满足实际工程中各种长度预应力管道的孔道压浆的施工要求和质量要求。
具体实施方式
首先称取500～700g铁桦树放入调温调湿箱中，在相对湿度100%和温度100～120℃条件下处理1～2h，将处理后铁桦树放入压力罐中，在压力为2～4MPa和温度为90～100℃的条件下进行爆破处理30～50s，爆破后在60～80℃烘箱中干燥5～7h，干燥后加入粉碎机中粉碎，过80～100目筛，得铁桦树粉末；随后将铁桦树粉末放入炭化炉中，在氮气气氛保护下升温至600～700℃，保温炭化3～5h，炭化结束后将炭化物趁热加入到25℃的水中冷却20～30min，冷却后过滤，得滤渣；再将上述滤渣放入冰箱中，在-10～-5℃的条件下冷冻30～40h，得冷冻物，将冷冻物按质量比1:10与质量分数5%木质素磺酸钠溶液中，加热至120～150℃，煮制1～2h，煮制后过滤，得滤渣，放入真空干燥箱中，在300～400℃温度下干燥5～6h，干燥后加入球磨机中球磨，过600～620目筛，得改性炭化铁桦树粉末，备用；再分别1～2kg粉煤灰、400～600g硅灰、500～600g高岭土、200～400g方解石、80～100g沸石粉、250～350g电炉矿渣，混合后加入气流粉碎机中，粉碎后过680～700目筛，得混合矿物掺合料粉末；最后按重量份数计，分别选取55～65份上述步骤备用的改性炭化铁桦树粉末、40～50份上述混合矿物掺合料粉末、0.1～0.3份柠檬酸钠、0.1～0.3份二异丁基甲醇、3～5份氨基苯磺酸钠、3～5份羧甲基纤维素钠、1～3份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，依次加入双螺旋锥形混合机中，搅拌混合均匀，即可得到孔道压浆材料。
实例1
首先称取500g铁桦树放入调温调湿箱中，在相对湿度100%和温度100℃条件下处理1h，将处理后铁桦树放入压力罐中，在压力为2MPa和温度为90℃的条件下进行爆破处理30s，爆破后在60℃烘箱中干燥5h，干燥后加入粉碎机中粉碎，过80目筛，得铁桦树粉末；随后将铁桦树粉末放入炭化炉中，在氮气气氛保护下升温至600℃，保温炭化3h，炭化结束后将炭化物趁热加入到25℃的水中冷却20min，冷却后过滤，得滤渣；再将上述滤渣放入冰箱中，在-10℃的条件下冷冻30h，得冷冻物，将冷冻物按质量比1:10与质量分数5%木质素磺酸钠溶液中，加热至120℃，煮制1h，煮制后过滤，得滤渣，放入真空干燥箱中，在300℃温度下干燥5h，干燥后加入球磨机中球磨，过600目筛，得改性炭化铁桦树粉末，备用；再分别1kg粉煤灰、400g硅灰、500g高岭土、200g方解石、80g沸石粉、250g电炉矿渣，混合后加入气流粉碎机中，粉碎后过680目筛，得混合矿物掺合料粉末；最后按重量份数计，分别选取55份上述步骤备用的改性炭化铁桦树粉末、40份上述混合矿物掺合料粉末、0.1份柠檬酸钠、0.1份二异丁基甲醇、3份氨基苯磺酸钠、3份羧甲基纤维素钠、1份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，依次加入双螺旋锥形混合机中，搅拌混合均匀，即可得到孔道压浆材料。
本实例操作简便，使用时，首先在准备桥梁压浆时，按质量比1：15，将本发明制得的孔道压浆剂与普通硅酸盐水泥搅拌混合3min，再按质量比1：30，将水与混合水泥料倒入搅拌罐中拌合均匀，开启压浆泵，使浆体从压浆管中排出，当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时进行桥梁，控制压浆的压力为0.5MPa，当压浆材料从桥梁管道另一端饱满出浆时，关闭出浆口并在0.5MPa压力下保持压浆动作5min，使压浆孔完全密实，最后待压浆工序全部完毕后，对桥梁养护3天，同时保持压浆材料浆体温度在5℃之间即可。经检测，本发明制得的孔道压浆材料流动性好，浆体初始流动度为14s，30min流动度为19s，浆液无泌水，7天抗压强度达35MPa，28天抗压强度达50MPa，抗折强度达14MPa，强度较普通压浆材料均提高了56%，3h毛泌水率和24h自由泌水率均为0，浆体和易性良好，同时本发明孔道压降材料具有较好的微膨效果，24h自由膨胀率为0.4%，且本发明孔道压浆材料对钢筋无任何腐蚀作用，可提高桥梁、工程的耐久性，使工程使用寿命延长了5年。
实例2
首先称取600g铁桦树放入调温调湿箱中，在相对湿度100%和温度110℃条件下处理1h，将处理后铁桦树放入压力罐中，在压力为3MPa和温度为95℃的条件下进行爆破处理40s，爆破后在70℃烘箱中干燥6h，干燥后加入粉碎机中粉碎，过90目筛，得铁桦树粉末；随后将铁桦树粉末放入炭化炉中，在氮气气氛保护下升温至650℃，保温炭化4h，炭化结束后将炭化物趁热加入到25℃的水中冷却25min，冷却后过滤，得滤渣；再将上述滤渣放入冰箱中，在-8℃的条件下冷冻35h，得冷冻物，将冷冻物按质量比1:10与质量分数5%木质素磺酸钠溶液中，加热至135℃，煮制1h，煮制后过滤，得滤渣，放入真空干燥箱中，在350℃温度下干燥5h，干燥后加入球磨机中球磨，过610目筛，得改性炭化铁桦树粉末，备用；再分别1kg粉煤灰、500g硅灰、550g高岭土、300g方解石、90g沸石粉、300g电炉矿渣，混合后加入气流粉碎机中，粉碎后过690目筛，得混合矿物掺合料粉末；最后按重量份数计，分别选取60份上述步骤备用的改性炭化铁桦树粉末、45份上述混合矿物掺合料粉末、0.2份柠檬酸钠、0.2份二异丁基甲醇、4份氨基苯磺酸钠、4份羧甲基纤维素钠、2份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，依次加入双螺旋锥形混合机中，搅拌混合均匀，即可得到孔道压浆材料。
本实例操作简便，使用时，首先在准备桥梁压浆时，按质量比1：20，将本发明制得的孔道压浆剂与普通硅酸盐水泥搅拌混合4min，再按质量比1：31，将水与混合水泥料倒入搅拌罐中拌合均匀，开启压浆泵，使浆体从压浆管中排出，当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时进行桥梁，控制压浆的压力为0.4MPa，当压浆材料从桥梁管道另一端饱满出浆时，关闭出浆口并在0.6MPa压力下保持压浆动作8min，使压浆孔完全密实，最后待压浆工序全部完毕后，对桥梁养护4天，同时保持压浆材料浆体温度在18℃之间即可。经检测，本发明制得的孔道压浆材料流动性好，浆体初始流动度为16s，30min流动度为21s，浆液无泌水，7天抗压强度达38MPa，28天抗压强度达55MPa，抗折强度达15MPa，强度较普通压浆材料均提高了57%，3h毛泌水率和24h自由泌水率均为0，浆体和易性良好，同时本发明孔道压降材料具有较好的微膨效果，24h自由膨胀率为0.6%，且本发明孔道压浆材料对钢筋无任何腐蚀作用，可提高桥梁、工程的耐久性，使工程使用寿命延长了6年。
实例3
首先称取700g铁桦树放入调温调湿箱中，在相对湿度100%和温度120℃条件下处理2h，将处理后铁桦树放入压力罐中，在压力为4MPa和温度为100℃的条件下进行爆破处理50s，爆破后在80℃烘箱中干燥7h，干燥后加入粉碎机中粉碎，过100目筛，得铁桦树粉末；随后将铁桦树粉末放入炭化炉中，在氮气气氛保护下升温至700℃，保温炭化5h，炭化结束后将炭化物趁热加入到25℃的水中冷却30min，冷却后过滤，得滤渣；再将上述滤渣放入冰箱中，在-5℃的条件下冷冻40h，得冷冻物，将冷冻物按质量比1:10与质量分数5%木质素磺酸钠溶液中，加热至150℃，煮制2h，煮制后过滤，得滤渣，放入真空干燥箱中，在400℃温度下干燥6h，干燥后加入球磨机中球磨，过620目筛，得改性炭化铁桦树粉末，备用；再分别2kg粉煤灰、600g硅灰、600g高岭土、400g方解石、100g沸石粉、350g电炉矿渣，混合后加入气流粉碎机中，粉碎后过700目筛，得混合矿物掺合料粉末；最后按重量份数计，分别选取65份上述步骤备用的改性炭化铁桦树粉末、50份上述混合矿物掺合料粉末、0.3份柠檬酸钠、0.3份二异丁基甲醇、5份氨基苯磺酸钠、5份羧甲基纤维素钠、3份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，依次加入双螺旋锥形混合机中，搅拌混合均匀，即可得到孔道压浆材料。
本实例操作简便，使用时，首先在准备桥梁压浆时，按质量比1：25，将本发明制得的孔道压浆剂与普通硅酸盐水泥搅拌混合5min，再按质量比 1：32，将水与混合水泥料倒入搅拌罐中拌合均匀，开启压浆泵，使浆体从压浆管中排出，当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时进行桥梁，控制压浆的压力为0.3MPa，当压浆材料从桥梁管道另一端饱满出浆时，关闭出浆口并在0.7MPa压力下保持压浆动作10min，使压浆孔完全密实，最后待压浆工序全部完毕后，对桥梁养护5天，同时保持压浆材料浆体温度在30℃之间即可。经检测，本发明制得的孔道压浆材料流动性好，浆体初始流动度为18s，30min流动度为23s，浆液无泌水，7天抗压强度达40MPa，28天抗压强度达60MPa，抗折强度达16MPa，强度较普通压浆材料均提高了58%，3h毛泌水率和24h自由泌水率均为0，浆体和易性良好，同时本发明孔道压降材料具有较好的微膨效果，24h自由膨胀率为0.8%，且本发明孔道压浆材料对钢筋无任何腐蚀作用，可提高桥梁、工程的耐久性，使工程使用寿命延长了8年。