本发明涉及混凝土，具体地，涉及一种复合混凝土添加剂及其制备方法和混凝土。
背景技术：
综合管廊，即用箱涵拼接形成的地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。它是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于铺设市政公用管线的市政公用设施。
对于组成管廊的箱涵来说，作用于箱涵的荷载通常有垂直土荷载、活荷载、箱涵自重力、土的侧向压力及内外水压力等。公知的混凝土构件是刚性结构，目前，对公知的混凝土构件的评判更注重抗压强度，因此，现有的混凝土构件抗压强度强，混凝土构件质脆，表面易出现龟裂、破损；主要原因是混凝土凝固后其内的毛细孔率较高，粒子握裹力差，这样混凝土管廊在地下内外水压力下，特别具有酸碱液体的情况下，酸碱液体易侵入混凝土内部，造成混凝土的侵蚀，使混凝土部分剥落或透穿，出现渗水现象。
因此，在保证混凝土具有较好抗压强度的基础上，提高混凝土耐酸碱侵蚀能力，进而提高混凝土的防渗水能力，是目前亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种复合混凝土添加剂及其制备方法和混凝土，在保证混凝土具有较好抗压强度的基础上，提高混凝土耐酸碱侵蚀能力，并提高混凝土的防渗水能力。同时，本发明的制备方法简单，原料易得。
为了实现上述目的，本发明提供了一种复合混凝土添加剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)将聚丙烯酰胺、褐藻胶、水加热混合，获得m1；(2)将m1与3-氨基丙基三烷氧基硅烷、硅酸盐矿物粒、硫酸加热混合获得m2。
本发明还提供了一种根据前文所述的制备方法制备的复合混凝土添加剂。
不仅如此，本发明还提供一种复合混凝土，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和前文所述的复合混凝土添加剂。
在上述技术方案中，本发明通过控制制备复合混凝土添加剂的原料组成和工艺步骤：(1)将聚丙烯酰胺、褐藻胶、水加热混合，获得m1；(2)将m1与3-氨基丙基三烷氧基硅烷、硅酸盐矿物粒、硫酸加热混合获得m2，制备了一种复合混凝土添加剂。上述原料发生协同作用，得到的复合混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及减少凝固后混凝土的毛细孔率，从而提高了凝固后混凝土的防渗性能，另外提高了混凝土的耐酸碱侵蚀能力。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种复合混凝土添加剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将聚丙烯酰胺、褐藻胶、水加热混合，获得m1；(2)将m1与3-氨基丙基三烷氧基硅烷、硅酸盐矿物粒、硫酸加热混合获得m2。
在上述技术方案中，本发明通过控制制备复合混凝土添加剂的原料组成和工艺步骤：(1)将聚丙烯酰胺、褐藻胶、水加热混合，获得m1；(2)将m1与3-氨基丙基三烷氧基硅烷、硅酸盐矿物粒、硫酸加热混合获得m2，制备了一种复合混凝土添加剂。上述原料发生协同作用，得到的复合混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及减少凝固后混凝土的毛细孔率，从而提高了凝固后混凝土的防渗性能，另外提高了混凝土的耐酸碱侵蚀能力。
在本发明中，聚丙烯酰胺的分子量可在较宽范围内选择，只要该聚丙烯酰胺为水溶性高分子即可实现本发明。
在上述技术方案中，褐藻胶其主要成分为多聚甘露糖醛酸和多聚古罗糖醛酸所构成的高分子化合物，常规市售产品如工业级、食品级、医药级褐藻胶均可实现本发明。
在上述技术方案中，硅酸盐矿物粒可以有多种选择，为了使制得的高强度纤维混凝土添加剂弥散性较好，同时与其他组分发挥更好的协同作用，优选地，硅酸盐矿物粒为云母、白土、长石、石英中的至少一种。
同时，硅酸盐矿物粒的粒径有多种选择，为了更进一步使制得的高强度纤维混凝土添加剂弥散性较好，同时与其他组分发挥更好的协同作用，优选地，硅酸盐矿物粒的粒径为60目-400目。
在上述技术方案中，步骤(1)中的原料配比可在较宽范围内选择，为了使得到的复合混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及减少凝固后混凝土的毛细孔率，从而提高凝固后混凝土的防渗性能，以及提高混凝土的耐酸碱侵蚀能力，优选地，以重量份计：步骤(1)中聚丙烯酰胺50-80份，褐藻胶10-20份，水60-150份。
在上述技术方案中，步骤(2)中的原料配比可在较宽范围内选择，为了使得到的复合混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及减少凝固后混凝土的毛细孔率，从而提高凝固后混凝土的防渗性能，以及提高混凝土的耐酸碱侵蚀能力，优选地，步骤(2)中，步骤(2)中3-氨基丙基三烷氧基硅烷15-25份，硅酸盐矿物粒30-50份，硫酸10-15份。
在上述技术方案中，硫酸浓度可在较宽范围内选择，在上述技术方案中，步骤(2)中的原料配比可在较宽范围内选择，为了使得到的复合混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及减少凝固后混凝土的毛细孔率，从而提高凝固后混凝土的防渗性能，以及提高混凝土的耐酸碱侵蚀能力，优选地，步骤(2)中硫酸浓度为3-7mol/l。
在上述具体实施方式中，制备方法中的加热混合温度和时间可在较宽范围内选择，为了使制得的复合混凝土添加剂提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及减少凝固后混凝土的毛细孔率，从而进一步提高凝固后混凝土的防渗性能，以及提高混凝土的耐酸碱侵蚀能力，另外，节约生产成本，优选地，步骤(1)中加热混合温度为180-240℃，时间为1.5-3小时。
在上述具体实施方式中，制备方法中的加热混合温度和时间可在较宽范围内选择，为了使制得的复合混凝土添加剂提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及减少凝固后混凝土的毛细孔率，从而进一步提高凝固后混凝土的防渗性能，以及提高混凝土的耐酸碱侵蚀能力，另外，节约生产成本，优选地，步骤(2)中加热混合温度为200-260℃，混合时间为24-48小时。
同时，本发明还提供一种前文所述的制备方法制备的复合混凝土添加剂。该复合混凝土添加剂不仅能够提高凝固后混凝土的抗压强度，同时能够提高混凝土凝固后的粒子握裹力，以及减少凝固后混凝土的毛细孔率，从而提高了凝固后混凝土的防渗性能和耐酸碱侵蚀能力。
另外，本发明还提供一种复合混凝土，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和前文所述的复合混凝土添加剂。
该复合混凝土不仅具有较好的抗压强度，同时混凝土凝固后的粒子握裹力较好，以及凝固后混凝土的毛细孔率较低，具有较好的防渗性能和耐酸碱侵蚀能力。
在该技术方案中，水泥、砂、碎石、粉煤灰可以在较宽范围内选择，只要符合混凝土原料使用要求即可。
为了进一步提高复合混凝土的抗压强度，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细孔率，提高防渗性能，优选地，混凝土的原料包括：以重量份计，以重量份计，水泥100份，砂20-30份，碎石15-25份、粉煤灰10-13份、水60-85份，复合混凝土添加剂85-120份。
为了提高混凝土原料的结合能力，增强复合混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混混凝土的防渗能力及耐酸碱侵蚀能力，优选地，混凝土的原料还包括平均粒径小于20mm、平均孔径小于3mm的蜂窝石。
在上述具体实施方式中，蜂窝石的添加量可以在较宽范围内添加，为了更进一步提高混凝土原料的结合能力，增强复合混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的防渗能力及耐酸碱侵蚀能力，优选地，相对于添加100重量份的水泥，蜂窝石的添加量为5-8份。
在该具体实施方式中，混凝土初凝时间可在较宽范围内调整，为了更进一步提高混凝土原料的结合能力，增强复合混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的防渗能力及耐酸碱侵蚀能力，优选地，所述混凝土初凝时间≥12min。
在该具体实施方式中，混凝土终凝时间可在较宽范围内调整，为了更进一步提高混凝土原料的结合能力，增强复合混凝土添加剂的作用效果，从而在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的防渗能力及耐酸碱侵蚀能力，优选地，终凝时间≤40min。
在该具体实施方式中，混凝土的抗压强度可以具有较宽的范围，为了在提高混凝土强度的基础上提高混凝土的防渗能力，优选地，抗压强度≥50mpa。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
在以下实施例中，混凝土抗压强度参数按照国家标准gb/t50081-2002检测而得；渗水压参数检测按照检测例1进行检测而得。
聚丙烯酰胺购自巩义予州化工型号26—30；二氧化硅微粉选择平均粒径为60μm的二氧化硅微粉；褐藻胶购自青岛亿纺化工有限公司的工业级褐藻胶；硅酸盐矿物粒选择云母粒；水泥为425牌号的海螺水泥；砂为中砂；碎石粒径小于45mm；粉煤灰为ⅱ级粉煤灰；其他原料为市售品。
实施例1
(1)制备复合混凝土添加剂：以重量份计，将聚丙烯酰胺50份、褐藻胶10份、水60份180℃加热混合1.5小时，获得m1；将m1与3-氨基丙基三烷氧基硅烷15份、云母粒(平均粒径为60目)、3mol/l硫酸200℃加热混合24小时，获得得到复合混凝土添加剂；
(2)制备混凝土：以重量份计，将水泥100份，砂20份，碎石15份、粉煤灰10份、水60份和复合混凝土添加剂15份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)5份相混合均匀，制得混凝土。
按照国家标准gb/t50081-2002制备试样并检测抗压强度，按照检测例1检测渗水压，检测结果见表1。
实施例2
(1)制备复合混凝土添加剂：以重量份计，将聚丙烯酰胺80份、褐藻胶20份、水150份240℃加热混合3小时，获得m1；将m1与3-氨基丙基三烷氧基硅烷25份、云母粒(平均粒径为400目)、7mol/l硫酸260℃加热混合48小时，获得得到复合混凝土添加剂；
(2)制备混凝土：以重量份计，将水泥100份，砂30份，碎石25份、粉煤灰13份、水85份、复合混凝土添加剂25份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)8份相混合，制得混凝土。
按照国家标准gb/t50081-2002制备试样并检测抗压强度，按照检测例1检测渗水压，检测结果见表1。
实施例3
(1)制备复合混凝土添加剂：以重量份计，将聚丙烯酰胺65份、褐藻胶15份、水120份210℃加热混合3小时，获得m1；将m1与3-氨基丙基三烷氧基硅烷20份、云母粒(平均粒径为200目)、5mol/l硫酸230℃加热混合36小时，获得得到复合混凝土添加剂；
(2)制备混凝土：以重量份计，将水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11.5份、水72份、复合混凝土添加剂20份和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)5份相混合，制得混凝土。
按照国家标准gb/t50081-2002制备试样并检测抗压强度，按照检测例1检测渗水压，检测结果见表1。
实施例4
(1)制备复合混凝土添加剂：以重量份计，将聚丙烯酰胺65份、褐藻胶15份、水120份210℃加热混合3小时，获得m1；将m1与3-氨基丙基三烷氧基硅烷20份、云母粒(平均粒径为200目)、5mol/l硫酸230℃加热混合36小时，获得得到复合混凝土添加剂；
(2)制备混凝土：以重量份计，将水泥100份，砂25份，碎石20份、粉煤灰11.5份、水72份、复合混凝土添加剂20份、和蜂窝石(平均粒径为15mm，平均孔径3mm)7份相混合，制得混凝土。
按照国家标准gb/t50081-2002制备试样并检测抗压强度，按照检测例1检测渗水压，检测结果见表1。
对比例1
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，在制备复合混凝土添加剂的过程中，没有将聚丙烯酰胺、褐藻胶、水加热混合的步骤，而直接将聚丙烯酰胺65份、褐藻胶15份、水120份与3-氨基丙基三烷氧基硅烷20份、云母粒(平均粒径为200目)、5mol/l硫酸230℃加热混合36小时，获得得到复合混凝土添加剂；
对比例2
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备复合混凝土添加剂的方法中，不添加聚丙烯酰胺。
对比例3
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备复合混凝土添加剂的方法中，不添加褐藻胶。
对比例4
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备复合混凝土添加剂的方法中，不添加3-氨基丙基三烷氧基硅烷。
对比例5
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备复合混凝土添加剂的方法中，不添加云母粒。
对比例6
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备复合混凝土添加剂的方法中，不添加硫酸。
检测例1
按照gb/t8076-2008制备待检测样品，将待检测样品放入上口直径为70mm，下口直径为80mm，高为30mm的截头圆锥带底金属试模成型基准和受检试件，成型后用塑料布将试件盖好静停，脱模后放入20℃水中养护至7d。将上述样品先置于ph为1的酸液中浸泡10天，接着在水中浸泡一天，然后置于ph为13的碱液中浸泡10天。同时取一组试样浸泡于中性水中21天。
取出待表面干燥后，用密封材料密封装入渗透仪中进行渗水压力检测，一组用6个试件。
水压从0.2mpa开始，恒压2h，增至0.3mpa，以后每隔1h，增加水压0.1mpa，当六个试件中有三个试件表面呈现渗水现象时，停止试验，记录水压，具体检测结果见表1。
表1
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。