本发明涉及混凝土，具体地，涉及一种混凝土添加剂及其制备方法和混凝土及应用。
背景技术：
公知的混凝土构件是刚性结构，目前，对公知的混凝土构件评判更注重抗压强度，因此，现有的混凝土构件抗压强度强，但缺乏韧性，抗劈拉强度弱，混凝土构件脆性明显，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。这样的混凝土增加到钢管混凝土柱中，虽然能够增强钢管混凝土的抗压强度，但是，对钢管混凝土的抗劈拉强度贡献较小。这样，钢管混凝土构件在频繁或瞬间重压或冲击力的作用下，致钢管内部的混凝土出现龟裂、破损，不但减少钢管混凝土构件的使用寿命，破损严重时构件断裂，将导致毁灭性事故。
因此，在保证混凝土具有较好抗压强度的基础上，提高混凝土的劈裂抗拉强度，降低毛细孔率，提高混凝土的防渗水性能，是亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种混凝土添加剂及其制备方法和混凝土及应用，在保证混凝土具有较好抗压强度的基础上，提高混凝土的劈裂抗拉强度。同时，本发明的制备方法简单，原料易得。
为了实现上述目的，本发明提供了一种混凝土添加剂的制备方法，所述制备方法包括将硅酸盐矿物粒、异烟酸、2,2-联吡啶、硫酸和水混合的步骤。
本发明还提供了一种根据前文所述的制备方法制备的混凝土添加剂。
不仅如此，本发明还提供一种混凝土，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和前文所述的混凝土添加剂。
另外，本发明还提供一种前文所述的混凝土在钢管混凝土中的应用。
在上述技术方案中，本发明通过控制制备混凝土添加剂的组成：包括硅酸盐矿物粒、异烟酸、2,2-联吡啶、硫酸和水，制备了一种混凝土添加剂。通过硅酸盐矿物粒、异烟酸、2,2-联吡啶、硫酸和水发生协同作用，得到的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，提高混凝土的抗劈拉强度，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。本发明提供的混凝土应用到钢管混凝土中，能够减少一般钢管混凝土的脆性破坏，使构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
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。
本发明提供了一种混凝土添加剂的制备方法，所述制备方法包括将硅酸盐矿物粒、异烟酸、2,2-联吡啶、硫酸和水混合的步骤。
在上述技术方案中，本发明通过控制制备混凝土添加剂的原料组成：所述制备方法包括将混凝土添加剂的原料包括：硅酸盐矿物粒、异烟酸、2,2-联吡啶、硫酸和水混合的步骤，制备了一种混凝土添加剂。硅酸盐矿物粒、异烟酸、2,2-联吡啶、硫酸和水发生协同作用，得到的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，提高混凝土的抗劈拉强度，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。
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、长石和石英中的至少一种。
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，为了提高硅酸盐矿物粒、异烟酸、2,2-联吡啶、硫酸和水发生协同作用，使制得的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和抗劈拉强度，优选地，以重量份计，相对于1份硅酸盐矿物粒，异烟酸5-8份，2,2-联吡啶3-5份，硫酸10-15份，水20-30份。
在上述技术方案中，硫酸和水单独添加，硫酸中所含水的量不计入水的添加量。
在上述技术方案中，硫酸浓度可在较宽范围内选择，为了提高硅酸盐矿物粒、异烟酸、2,2-联吡啶、硫酸和水发生协同作用，使制得的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和抗劈拉强度，优选地，硫酸浓度为3-7mol/l。
在上述具体实施方式中，制备方法中的混合温度和时间可在较宽范围内选择，为了使制得的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和抗劈拉强度，另外，节约生产成本，优选地，混合的条件包括：温度为150-260℃，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混凝土添加剂。该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抗劈拉强度。
另外，本发明还提供一种混凝土，混凝土的原料包括：水泥、砂、碎石、粉煤灰、水和前文所述的混凝土添加剂。
该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抗劈拉强度。
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，提高防渗性能和抗劈拉强度，优选地，混凝土的原料包括：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80-98份，混凝土添加剂5-10份。
为了提高混凝土原料的结合能力，增强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抗劈拉强度，同时提高混凝土的防渗能力，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抗劈拉强度，同时提高混凝土的防渗能力，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使混凝土具有较高的抗劈拉强度，优选地，抗压强度≥50mpa，劈裂抗拉强度≥4.8mpa。
另外，本发明还提供一种前文所述的混凝土作为钢管混凝土中的应用。本发明提供的混凝土应用到钢管混凝土中，能够减少一般钢管混凝土的脆性破坏，使构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
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，混凝土抗压强度和劈裂抗拉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。
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)制备混凝土添加剂：以重量份计，云母粒20份(粒径为60目)1份，异烟酸5份，2,2-联吡啶3份，3mol/l的硫酸10份，水20份，加热混合，混合温度为150℃，时间为24小时，得到混凝土添加剂；
(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80份、混凝土添加剂5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和劈裂抗拉强度，按照检测例1检测渗水压，检测结果见表1。
实施例2
(1)制备混凝土添加剂：以重量份计，云母粒20份(粒径为200目)1份，异烟酸8份，2,2-联吡啶5份，7mol/l的硫酸15份，水30份，加热混合，混合温度为260℃，时间为48小时，得到混凝土添加剂；
(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98份、混凝土添加剂10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和劈裂抗拉强度，按照检测例1检测渗水压，检测结果见表1。
实施例3
(1)制备混凝土添加剂：以重量份计，云母粒20份(粒径为400目)1份，异烟酸6.5份，2,2-联吡啶4份，5.5mol/l的硫酸12.5份，水25份，加热混合，混合温度为205℃，时间为36小时，得到混凝土添加剂；
(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89份、混凝土添加剂7.5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和劈裂抗拉强度，按照检测例1检测渗水压，检测结果见表1。
实施例4
(1)制备混凝土添加剂：以重量份计，云母粒20份(粒径为400目)1份，异烟酸6.5份，2,2-联吡啶4份，5.5mol/l的硫酸12.5份，水25份，加热混合，混合温度为205℃，时间为36小时，得到混凝土添加剂；
(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89份、混凝土添加剂7.5份和和蜂窝石(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和劈裂抗拉强度，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，不添加制备的混凝土添加剂。
对比例2
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备混凝土添加剂的方法中，不添加云母粒。
对比例3
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备混凝土添加剂的方法中，不添加异烟酸。
对比例4
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备混凝土添加剂的方法中，不添加2,2-联吡啶。
对比例5
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备混凝土添加剂的方法中，不添加硫酸。
对比例6
按照实施例3的方法制得混凝土，不同的是，制备混凝土添加剂的方法中，不添加水。
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，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。