本發明涉及混凝土，具體地，涉及一種復合混凝土添加劑及其制備方法和混凝土。
背景技術：
綜合管廊，即用箱涵拼接形成的地下城市管道綜合走廊，即在城市地下建造一個隧道空間，將電力、通訊，燃氣、供熱、給排水等各種工程管線集于一體，設有專門的檢修口、吊裝口和監測系統，實施統一規劃、統一設計、統一建設和管理，是保障城市運行的重要基礎設施和“生命線”。它是實施統一規劃、設計、施工和維護，建于城市地下用于鋪設市政公用管線的市政公用設施。
對于組成管廊的箱涵來說，作用于箱涵的荷載通常有垂直土荷載、活荷載、箱涵自重力、土的側向壓力及內外水壓力等。公知的混凝土構件是剛性結構，目前，對公知的混凝土構件的評判更注重抗壓強度，因此，現有的混凝土構件抗壓強度強，混凝土構件質脆，表面易出現龜裂、破損；主要原因是混凝土凝固后其內的毛細孔率較高，粒子握裹力差，這樣混凝土管廊在地下內外水壓力下，特別具有酸堿液體的情況下，酸堿液體易侵入混凝土內部，造成混凝土的侵蝕，使混凝土部分剝落或透穿，出現滲水現象。
因此，在保證混凝土具有較好抗壓強度的基礎上，提高混凝土耐酸堿侵蝕能力，進而提高混凝土的防滲水能力，是目前亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種復合混凝土添加劑及其制備方法和混凝土，在保證混凝土具有較好抗壓強度的基礎上，提高混凝土耐酸堿侵蝕能力，并提高混凝土的防滲水能力。同時，本發明的制備方法簡單，原料易得。
為了實現上述目的，本發明提供了一種復合混凝土添加劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟：(1)將聚丙烯酰胺、褐藻膠、水加熱混合，獲得m1；(2)將m1與3-氨基丙基三烷氧基硅烷、硅酸鹽礦物粒、硫酸加熱混合獲得m2。
本發明還提供了一種根據前文所述的制備方法制備的復合混凝土添加劑。
不僅如此，本發明還提供一種復合混凝土，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和前文所述的復合混凝土添加劑。
在上述技術方案中，本發明通過控制制備復合混凝土添加劑的原料組成和工藝步驟：(1)將聚丙烯酰胺、褐藻膠、水加熱混合，獲得m1；(2)將m1與3-氨基丙基三烷氧基硅烷、硅酸鹽礦物粒、硫酸加熱混合獲得m2，制備了一種復合混凝土添加劑。上述原料發生協同作用，得到的復合混凝土添加劑不僅能夠提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及減少凝固后混凝土的毛細孔率，從而提高了凝固后混凝土的防滲性能，另外提高了混凝土的耐酸堿侵蝕能力。
本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。
本發明提供了一種復合混凝土添加劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：(1)將聚丙烯酰胺、褐藻膠、水加熱混合，獲得m1；(2)將m1與3-氨基丙基三烷氧基硅烷、硅酸鹽礦物粒、硫酸加熱混合獲得m2。
在上述技術方案中，本發明通過控制制備復合混凝土添加劑的原料組成和工藝步驟：(1)將聚丙烯酰胺、褐藻膠、水加熱混合，獲得m1；(2)將m1與3-氨基丙基三烷氧基硅烷、硅酸鹽礦物粒、硫酸加熱混合獲得m2，制備了一種復合混凝土添加劑。上述原料發生協同作用，得到的復合混凝土添加劑不僅能夠提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及減少凝固后混凝土的毛細孔率，從而提高了凝固后混凝土的防滲性能，另外提高了混凝土的耐酸堿侵蝕能力。
在本發明中，聚丙烯酰胺的分子量可在較寬范圍內選擇，只要該聚丙烯酰胺為水溶性高分子即可實現本發明。
在上述技術方案中，褐藻膠其主要成分為多聚甘露糖醛酸和多聚古羅糖醛酸所構成的高分子化合物，常規市售產品如工業級、食品級、醫藥級褐藻膠均可實現本發明。
在上述技術方案中，硅酸鹽礦物粒可以有多種選擇，為了使制得的高強度纖維混凝土添加劑彌散性較好，同時與其他組分發揮更好的協同作用，優選地，硅酸鹽礦物粒為云母、白土、長石、石英中的至少一種。
同時，硅酸鹽礦物粒的粒徑有多種選擇，為了更進一步使制得的高強度纖維混凝土添加劑彌散性較好，同時與其他組分發揮更好的協同作用，優選地，硅酸鹽礦物粒的粒徑為60目-400目。
在上述技術方案中，步驟(1)中的原料配比可在較寬范圍內選擇，為了使得到的復合混凝土添加劑不僅能夠提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及減少凝固后混凝土的毛細孔率，從而提高凝固后混凝土的防滲性能，以及提高混凝土的耐酸堿侵蝕能力，優選地，以重量份計：步驟(1)中聚丙烯酰胺50-80份，褐藻膠10-20份，水60-150份。
在上述技術方案中，步驟(2)中的原料配比可在較寬范圍內選擇，為了使得到的復合混凝土添加劑不僅能夠提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及減少凝固后混凝土的毛細孔率，從而提高凝固后混凝土的防滲性能，以及提高混凝土的耐酸堿侵蝕能力，優選地，步驟(2)中，步驟(2)中3-氨基丙基三烷氧基硅烷15-25份，硅酸鹽礦物粒30-50份，硫酸10-15份。
在上述技術方案中，硫酸濃度可在較寬范圍內選擇，在上述技術方案中，步驟(2)中的原料配比可在較寬范圍內選擇，為了使得到的復合混凝土添加劑不僅能夠提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及減少凝固后混凝土的毛細孔率，從而提高凝固后混凝土的防滲性能，以及提高混凝土的耐酸堿侵蝕能力，優選地，步驟(2)中硫酸濃度為3-7mol/l。
在上述具體實施方式中，制備方法中的加熱混合溫度和時間可在較寬范圍內選擇，為了使制得的復合混凝土添加劑提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及減少凝固后混凝土的毛細孔率，從而進一步提高凝固后混凝土的防滲性能，以及提高混凝土的耐酸堿侵蝕能力，另外，節約生產成本，優選地，步驟(1)中加熱混合溫度為180-240℃，時間為1.5-3小時。
在上述具體實施方式中，制備方法中的加熱混合溫度和時間可在較寬范圍內選擇，為了使制得的復合混凝土添加劑提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及減少凝固后混凝土的毛細孔率，從而進一步提高凝固后混凝土的防滲性能，以及提高混凝土的耐酸堿侵蝕能力，另外，節約生產成本，優選地，步驟(2)中加熱混合溫度為200-260℃，混合時間為24-48小時。
同時，本發明還提供一種前文所述的制備方法制備的復合混凝土添加劑。該復合混凝土添加劑不僅能夠提高凝固后混凝土的抗壓強度，同時能夠提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及減少凝固后混凝土的毛細孔率，從而提高了凝固后混凝土的防滲性能和耐酸堿侵蝕能力。
另外，本發明還提供一種復合混凝土，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和前文所述的復合混凝土添加劑。
該復合混凝土不僅具有較好的抗壓強度，同時混凝土凝固后的粒子握裹力較好，以及凝固后混凝土的毛細孔率較低，具有較好的防滲性能和耐酸堿侵蝕能力。
在該技術方案中，水泥、砂、碎石、粉煤灰可以在較寬范圍內選擇，只要符合混凝土原料使用要求即可。
為了進一步提高復合混凝土的抗壓強度，提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及降低凝固后混凝土的毛細孔率，提高防滲性能，優選地，混凝土的原料包括：以重量份計，以重量份計，水泥100份，砂20-30份，碎石15-25份、粉煤灰10-13份、水60-85份，復合混凝土添加劑85-120份。
為了提高混凝土原料的結合能力，增強復合混凝土添加劑的作用效果，從而在提高混凝土強度的基礎上提高混混凝土的防滲能力及耐酸堿侵蝕能力，優選地，混凝土的原料還包括平均粒徑小于20mm、平均孔徑小于3mm的蜂窩石。
在上述具體實施方式中，蜂窩石的添加量可以在較寬范圍內添加，為了更進一步提高混凝土原料的結合能力，增強復合混凝土添加劑的作用效果，從而在提高混凝土強度的基礎上提高混凝土的防滲能力及耐酸堿侵蝕能力，優選地，相對于添加100重量份的水泥，蜂窩石的添加量為5-8份。
在該具體實施方式中，混凝土初凝時間可在較寬范圍內調整，為了更進一步提高混凝土原料的結合能力，增強復合混凝土添加劑的作用效果，從而在提高混凝土強度的基礎上提高混凝土的防滲能力及耐酸堿侵蝕能力，優選地，所述混凝土初凝時間≥12min。
在該具體實施方式中，混凝土終凝時間可在較寬范圍內調整，為了更進一步提高混凝土原料的結合能力，增強復合混凝土添加劑的作用效果，從而在提高混凝土強度的基礎上提高混凝土的防滲能力及耐酸堿侵蝕能力，優選地，終凝時間≤40min。
在該具體實施方式中，混凝土的抗壓強度可以具有較寬的范圍，為了在提高混凝土強度的基礎上提高混凝土的防滲能力，優選地，抗壓強度≥50mpa。
以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。
在以下實施例中，混凝土抗壓強度參數按照國家標準gb/t50081-2002檢測而得；滲水壓參數檢測按照檢測例1進行檢測而得。
聚丙烯酰胺購自鞏義予州化工型號26—30；二氧化硅微粉選擇平均粒徑為60μm的二氧化硅微粉；褐藻膠購自青島億紡化工有限公司的工業級褐藻膠；硅酸鹽礦物粒選擇云母粒；水泥為425牌號的海螺水泥；砂為中砂；碎石粒徑小于45mm；粉煤灰為ⅱ級粉煤灰；其他原料為市售品。
實施例1
(1)制備復合混凝土添加劑：以重量份計，將聚丙烯酰胺50份、褐藻膠10份、水60份180℃加熱混合1.5小時，獲得m1；將m1與3-氨基丙基三烷氧基硅烷15份、云母粒(平均粒徑為60目)、3mol/l硫酸200℃加熱混合24小時，獲得得到復合混凝土添加劑；
(2)制備混凝土：以重量份計，將水泥100份，砂20份，碎石15份、粉煤灰10份、水60份和復合混凝土添加劑15份和蜂窩石(平均粒徑為15mm，平均孔徑3mm)5份相混合均勻，制得混凝土。
按照國家標準gb/t50081-2002制備試樣并檢測抗壓強度，按照檢測例1檢測滲水壓，檢測結果見表1。
實施例2
(1)制備復合混凝土添加劑：以重量份計，將聚丙烯酰胺80份、褐藻膠20份、水150份240℃加熱混合3小時，獲得m1；將m1與3-氨基丙基三烷氧基硅烷25份、云母粒(平均粒徑為400目)、7mol/l硫酸260℃加熱混合48小時，獲得得到復合混凝土添加劑；
(2)制備混凝土：以重量份計，將水泥100份，砂30份，碎石25份、粉煤灰13份、水85份、復合混凝土添加劑25份和蜂窩石(平均粒徑為15mm，平均孔徑3mm)8份相混合，制得混凝土。
按照國家標準gb/t50081-2002制備試樣并檢測抗壓強度，按照檢測例1檢測滲水壓，檢測結果見表1。
實施例3
(1)制備復合混凝土添加劑：以重量份計，將聚丙烯酰胺65份、褐藻膠15份、水120份210℃加熱混合3小時，獲得m1；將m1與3-氨基丙基三烷氧基硅烷20份、云母粒(平均粒徑為200目)、5mol/l硫酸230℃加熱混合36小時，獲得得到復合混凝土添加劑；
(2)制備混凝土：以重量份計，將水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11.5份、水72份、復合混凝土添加劑20份和蜂窩石(平均粒徑為15mm，平均孔徑3mm)5份相混合，制得混凝土。
按照國家標準gb/t50081-2002制備試樣并檢測抗壓強度，按照檢測例1檢測滲水壓，檢測結果見表1。
實施例4
(1)制備復合混凝土添加劑：以重量份計，將聚丙烯酰胺65份、褐藻膠15份、水120份210℃加熱混合3小時，獲得m1；將m1與3-氨基丙基三烷氧基硅烷20份、云母粒(平均粒徑為200目)、5mol/l硫酸230℃加熱混合36小時，獲得得到復合混凝土添加劑；
(2)制備混凝土：以重量份計，將水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11.5份、水72份、復合混凝土添加劑20份、和蜂窩石(平均粒徑為15mm，平均孔徑3mm)7份相混合，制得混凝土。
按照國家標準gb/t50081-2002制備試樣并檢測抗壓強度，按照檢測例1檢測滲水壓，檢測結果見表1。
對比例1
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，在制備復合混凝土添加劑的過程中，沒有將聚丙烯酰胺、褐藻膠、水加熱混合的步驟，而直接將聚丙烯酰胺65份、褐藻膠15份、水120份與3-氨基丙基三烷氧基硅烷20份、云母粒(平均粒徑為200目)、5mol/l硫酸230℃加熱混合36小時，獲得得到復合混凝土添加劑；
對比例2
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，制備復合混凝土添加劑的方法中，不添加聚丙烯酰胺。
對比例3
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，制備復合混凝土添加劑的方法中，不添加褐藻膠。
對比例4
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，制備復合混凝土添加劑的方法中，不添加3-氨基丙基三烷氧基硅烷。
對比例5
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，制備復合混凝土添加劑的方法中，不添加云母粒。
對比例6
按照實施例3的方法制得混凝土，不同的是，制備復合混凝土添加劑的方法中，不添加硫酸。
檢測例1
按照gb/t8076-2008制備待檢測樣品，將待檢測樣品放入上口直徑為70mm，下口直徑為80mm，高為30mm的截頭圓錐帶底金屬試模成型基準和受檢試件，成型后用塑料布將試件蓋好靜停，脫模后放入20℃水中養護至7d。將上述樣品先置于ph為1的酸液中浸泡10天，接著在水中浸泡一天，然后置于ph為13的堿液中浸泡10天。同時取一組試樣浸泡于中性水中21天。
取出待表面干燥后，用密封材料密封裝入滲透儀中進行滲水壓力檢測，一組用6個試件。
水壓從0.2mpa開始，恒壓2h，增至0.3mpa，以后每隔1h，增加水壓0.1mpa，當六個試件中有三個試件表面呈現滲水現象時，停止試驗，記錄水壓，具體檢測結果見表1。
表1
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。