本发明属于混凝土，尤其涉及一种河道护堤施工用高性能微纳米复合混凝土及制备方法。
背景技术：
1、黄河下游两岸滩地存在着大量串沟、堤河、洼地等自然地貌，据1998年黄委勘测设计院统计，黄河下游共有堤河649.15km，涉及面积12696.6万平方米，有的常年积水，已无法耕种。堤河的存在一是破坏了堤身临河侧的防渗层，减少了渗径长度，加大了渗透坡度；二是一旦滩区串沟过流，有可能形成顺堤行洪，威胁大堤的安全。仅仅依靠滩区现有不完善的避水台，还远远达不到防御各类洪水情况下滩区群众的避洪要求，滩区群众的生命和财产安全很难得到保障。
2、受生产力条件制约，黄河堤防历次的加高和培厚，多在临河一侧就近取土，使大堤临河附近形成了低洼地带及堤河，尤其是近年来进入下游的水量偏枯，泥沙主要淤积在河道主槽及滩唇，堤根落淤较少，“二级悬河”局面加剧，相应加大了堤河的威胁和顺堤行洪的可能。
3、黄河河道施工中主要包括两种方式：一是疏通河道，清除河道中的淤泥、水草和垃圾等杂物，增加河道的水容量，降低河流的水位，防止洪水泛滥，减轻洪涝灾害的发生。二是河道护堤加固，以满足河流流量变化对于河道护堤强度的要求。本发明的出发点是在于河道护堤加固。
4、由于河流对河道护堤的逐渐冲刷侵蚀、河道护堤上建筑物的重量增加或河道护堤材料性能降低，或气候变化等原因，都会导致河道护堤不稳定因素的增加。一旦河道护堤不稳定，就有可能发生严重的溃堤事件，造成无法挽回的人员伤亡和财产损失。
5、河道护堤加固最常用的是在河流干旱期对原有河道护堤进行改造，普通混凝土是以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子等按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材，但普通混凝土存在很多缺点，材料性能比较差，如强度和硬度低、防腐性能差、其耐久性差、防渗性能差、稳定性能差等，严重影响混凝土的质量。
6、因此需要一种具有混凝土结构所要求的各项力学性能的高性能混凝土，这种高性能混凝土具有高耐久性、高耐腐蚀、高工作性、高体积稳定性等优越特性，能够服役高温、低温、高盐和高湿等恶劣环境。
7、为此，本发明提供了一种河道护堤施工用高性能微纳米复合混凝土及制备方法。
技术实现思路
1、本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种河道护堤施工用高性能微纳米复合混凝土及制备方法，具体的技术方案如下：
2、本发明的第一个目的在于提供一种河道护堤施工用高性能微纳米复合混凝土，包括以下重量份的组分：
3、水泥：100份；细骨料：110-260份；粗骨料：250-400份；粉煤灰：0-50份；减水剂：2-5份；水：40-65份；改性碳纳米管：17-35份；微纳复合颗粒2-7份；
4、微纳复合颗粒是由任意比例的碳酸钡纳米颗粒、碳酸钙纳米颗粒和微米级球形硅微粉组成。
5、本发明的细骨料和粗骨料在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；细骨料颗粒粒径介于水泥和粗骨料之间，它填充了粗骨料之间的大部分空隙，并与水泥浆均匀混合形成水泥砂浆，这不仅使水泥浆在混凝土中分布更加均匀，也可使粗骨料均匀悬浮于砂浆中，进一步提高了混凝土的均匀性，在均匀的砂浆中，细骨料将水泥浆分割阻断，使水泥浆的收缩应力分散，缓解了结构因水泥浆的收缩而开裂。水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。粉煤灰作为混凝土成分，成为骨料粘合剂的一部分，具有较高的火山灰活性，更能够与水泥水化产物进行二次化学反应，提高水泥石水化程度，促进水泥后期强度持续增长，显著改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。
6、本发明的微米级球形硅微粉与碳酸钡微纳米颗粒、碳酸钙微纳米颗粒相配合，可有效实现微米级颗粒与纳米级颗粒的复合，实现纳米颗粒对微米颗粒的包覆，在包覆层形成的过程中可形成纳米尺寸的通道，再加上硅微粉具有多孔结构，从而改善水泥混凝土构件的水化过程，可提高对混凝土的内养护机制，早期开裂问题能得到有效缓解，并能提升混凝土的强度与韧性，同时也可改善混凝土的显微结构，大幅提高了混凝土的抗渗性能和抗腐蚀性能，提高混凝土的耐久性。碳纳米管能在纳米米尺度上对水泥基材料进行改性，提高其强度、耐久性等，因为它是一种纤维状纳米材料，具有长径比大、密度小、力学性能卓越等优点，但碳纳米管的大长径比和高表面能，在自然状态下会聚集成团，不能在水泥基材料内均匀的分散。改性碳纳米管使整体比表面积大大降低，有效的避免了团聚的发生，从而更好地保证了碳纳米管的分散的稳定性，使碳纳米管暴露在水泥基体内。因此，在混凝土中加入少量的改性碳纳米管可有效提升混凝土的韧性、强度以及耐久性。
7、进一步地，改性纳米管是以多官能团化合物为单体，在表面均匀包覆富含大量高活性反应基团的聚合物层的碳纳米管。
8、进一步地，改性纳米管的制备方法，包括如下步骤：
9、（1）将碳纳米管超声分散于二甲基亚砜反应溶剂中，得到质量分数为0.1-3％的碳纳米管分散溶液；
10、（2）将六氯环三磷腈和多官能团化合物溶于二甲基亚砜反应溶剂中，得单体分散溶液；六氯环三磷腈和多官能团化合物的摩尔比为1：(1-2)；六氯环三磷腈和多官能团化合物的总质量是碳纳米管质量的(1-3)倍；
11、（3）将三乙胺加入到步骤（1）得到的碳纳米管分散溶液中，再缓慢加加入步骤（2）得到的单体分散溶液中，在温度为40-60℃下反应5-48h，得到改性碳纳米管；三乙胺的摩尔用量是六氯环三磷腈的1-2倍。
12、本发明利用原位沉淀缩聚的方法，以多官能团化合物为反应单体，在碳纳米管表面均匀包覆富含大量高活性反应基团的聚合物层，聚合物层是高度环交联型结构，类似于缠毛线球一样的三维网状结构，可均匀、稳定地紧密包覆于碳纳米管表面；在不破坏碳纳米管原始结构和性能情况下，有助于改性碳纳米管在混凝土基体中均匀稳定分散。改性方法为操作方便，反应条件温和，易于实施。
13、进一步地，多官能团化合物为双官能团化合物或三官能团化合物中的一种或多种。
14、进一步地，双官能团化合物为nh2-r-oh、nh2-r-nh2、hooc-r-oh和ho-r-oh中的一种或多种；其中，r为-(c6h4)-或-(ch2)n-，n小于10的正整数；三官能团化合物为三聚氰胺和/或三聚氰酸。
15、进一步地，水泥为普通硅酸盐水泥和/或火山灰质硅酸盐水泥，优选普通硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥相配合使用。
16、普通硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥相配合使用，能够提高混凝土的抗渗性能。
17、进一步地，普通硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的质量比为（1-2）：1。
18、进一步地，粗骨料由碎卵石和碎石组成，碎卵石和碎石的质量比为1：(1.4-2.5)。碎卵石和碎石相配合，可增强混凝土的强度。
19、进一步地，粗骨料的粒径为5-20mm。
20、进一步地，细骨料为河砂或机制砂，河砂选用ⅱ区砂。
21、进一步地，减水剂为聚羧酸减水剂为粉状聚羧酸类减水剂，减水率不小于20％。
22、本发明的第二个目的在于提供上述河道护堤施工用高性能微纳米复合混凝土的制备方法，包括如下步骤：
23、（1）按配比称取各组分，先将水泥、微纳复合颗粒和改性碳纳米管进行混合，得预混合料；
24、（2）向预混合料中加入粉煤灰、细骨料、水，搅拌2-5min，再加入减水剂搅拌1-2min，最后再加入粗骨料搅拌1-3min，得河道护堤施工用高性能微纳米复合混凝土。
25、本发明的有益效果为：
26、本发明在混凝土中加入微纳复合颗粒和改性碳纳米管，微纳复合颗粒可提高对混凝土的内养护机制，也可改善混凝土的显微结构，大幅提高了混凝土的抗渗性能和抗腐蚀性能，提高混凝土的耐久性；改性碳纳米管使整体比表面积大大降低，有效的避免了团聚的发生，从而更好地保证了碳纳米管的分散的稳定性，使碳纳米管暴露在水泥基体内，改性碳纳米管可有效提升混凝土的韧性、强度以及耐久性。