專利名稱：一種混凝土工程用三萜皂甙引氣劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種混凝土工程用三萜皂甙引氣劑，可以廣泛應(yīng)用于水工結(jié)構(gòu)、公路、道路、橋梁、房屋建筑、地下結(jié)構(gòu)、機場跑道等幾乎所有的商品混凝土和現(xiàn)澆混凝土工程中。
在我國，除水工結(jié)構(gòu)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，混凝土必須摻加引氣劑外，其他工程如公路、道路、橋梁、建筑、地下結(jié)構(gòu)、機場跑道等重大工程都沒有規(guī)定必須摻引氣劑，因此，實際上除水工和北方海港工程外，其他重大工程極少有摻引氣劑的。
大多數(shù)引氣劑是石油化工、制紙漿、造紙和其它一些工業(yè)的副產(chǎn)品。目前引氣劑最常見的化學(xué)組分有四類①松香樹脂類的鈉鹽化合物；②脂肪酸鹽類化合物；③磺化碳?xì)浠衔?；④烷?苯甲基磺酸鹽類化合物。
我國較早使用的引氣劑以從前蘇聯(lián)引進的松香皂為代表，這種引氣劑的缺點是必須在熱水中溶解，因引入氣泡導(dǎo)致強度降低較大，因此影響了引氣劑在國內(nèi)混凝土工程中的應(yīng)用。后來開發(fā)了松香熱聚物和以洗滌劑、拉開粉等表面活性物質(zhì)為基礎(chǔ)的引氣劑，可溶性大大改善了，但強度降低還是較大。直到九十年代初，國內(nèi)傳統(tǒng)商品引氣劑多數(shù)為松香皂型，也有少數(shù)松香熱聚物型產(chǎn)品，但也都存在性能不穩(wěn)定、溶解性差、與其他外加劑復(fù)合性差、對混凝土強度降低較大等缺點，制約了引氣劑的推廣應(yīng)用。美國產(chǎn)的VINSOL松香熱聚物引氣劑，性能質(zhì)量較好，但仍存在某些不足。一般來說，已有的引氣劑每引入1％的含氣量引起的強度損失率約為4～7％，通常為5％。
本發(fā)明提出的引氣劑是從富含三萜皂甙的天然植物中提煉獲得的三萜皂甙。我國天然含皂素類的植物分布很廣，如皂莢、木花生、文冠果、茶籽餅、桐夫等，其中低油性優(yōu)質(zhì)皂莢是最佳的生產(chǎn)材料。主要是從這些植物的莖葉、果莢、果核和某些林業(yè)產(chǎn)品的加工殘渣提煉獲得三萜皂甙。
本發(fā)明利用三萜皂甙易溶于水的特性，從植物原料中溶出三萜皂甙成份，然后經(jīng)與殘渣分離、濃縮成液體產(chǎn)品，也可進一步烘干精制成固體粉狀產(chǎn)品，其工藝流程如下(1)粉碎對富含三萜皂甙的植物原料進行粉碎，碎粒要求能通過孔徑為2.5mm的篩子；(2)煮熬溫度為95～150℃，時間為2～4小時；(3)壓濾把液體和固體料渣分離；(4)濃縮要求濃縮至含固量為20～40％的液體；(5)混合加入改性物質(zhì)，改性物質(zhì)可采用碳酸鈉，加入量為總重量的0-3％，較好的加入量為1-3％，混合時間為10～30分鐘，得液態(tài)產(chǎn)品，含固量為20-40％。
(6)噴霧干燥溫度為100～200℃；得粉狀固體產(chǎn)品，其中三萜皂甙含量60～90％，單糖含量5～20％，碳酸鈉含量0～3％，水分含量1～5％。
本發(fā)明提出的三萜皂甙作為建筑混凝土引氣劑的原理如下引氣劑通常是一種表面活性劑，即具有長鏈分子結(jié)構(gòu)的有機化合物，其一端含有親水基團，另一端含有憎水基團。大量的研究發(fā)現(xiàn)三萜皂甙就是這樣一種表面活性物質(zhì)，其引氣原理是由它的分子結(jié)構(gòu)決定的。它主要由單糖基、甙鍵和甙元基組成。單糖基中的單糖有很多羥基(-OH)能與水分子形成氫鍵，因而具有很強的親水性，是一個親水基團；而甙元基中的甙元具有親油性，是憎水基團。因此三萜皂甙是一個即含親水基團又含憎水基團的兩性分子。當(dāng)三萜皂甙溶于水后，分子就定向排列在氣-液界面上，降低了溶液的表面張力，從而使新界面或氣泡的產(chǎn)生變得更容易。
本發(fā)明引氣劑的使用方法(1) 在水泥混凝土的摻量(粉劑產(chǎn)品)一般為水泥用量(重量)1～0.06％；(2) 使用時，與其它外加劑一起直接加入混凝土或溶解于水中后加入混凝土中進行攪拌即可。攪拌時間一般比正常攪拌時間延長30～45秒鐘，總攪拌時間控制在2～4分鐘為佳，其它攪拌工序保持不變。
本發(fā)明引氣劑的優(yōu)點與效果如下(1) 生產(chǎn)工藝控制簡單、操作方便，具有很廣泛的適用性；(2) 減水率大于6％；(3) 離析和泌水明顯降低；(4) 混凝土抗壓強度損失率，每單位含氣量引起的強度損失率小于3％；(5) 當(dāng)含氣量不大于6％時，混凝土抗折強度可提高10～30％；(6) 抗凍性提高8倍以上；(7) 抗鹽凍剝蝕性提高5倍以上；(8) 其它耐久性如鹽結(jié)晶壓破壞、堿集料反應(yīng)破壞等也明顯改善；(9) 水溶性和與其它外加劑的復(fù)合性好。
實施例1采用水溶法提煉三萜皂甙的工藝步驟采用皂莢，去籽、破碎，用孔徑為2.5mm的篩子過篩。以皂莢∶水＝1∶2的比例，預(yù)先在水中浸泡1天，在容器中煎熬約4小時，用壓濾器把皂莢渣去除，在容器中濃縮成約25％溶液，加3％碳酸鈉，混合20分鐘，得到液體產(chǎn)品。再在150℃下噴霧干燥，得固體粉狀產(chǎn)品。
用這種方法得到的液體或固體引氣劑產(chǎn)品均能獲得滿意性能，但產(chǎn)品含有一定的不溶物。
實施例2提煉三萜皂甙的工藝條件與實施例1相同，原料改為茶籽餅。用茶籽餅提煉得到的引氣劑產(chǎn)品性能仍較滿意，但比皂莢的稍差。為了在混凝土中得到相同的含氣量，引氣劑摻量要適當(dāng)增加。
實施例3本發(fā)明引氣劑在混凝土中的應(yīng)用以具體配合比來說明，即水泥∶水∶砂∶石＝350∶144∶567∶1256(kg/m3)，該引氣劑的摻量為水泥用量的0.02％，同時摻2％糖蜜型普通減水劑，骨料最大粒經(jīng)為31.5mm。新拌混凝土的坍落度45mm，含氣量為4.8％；硬化混凝土的28天抗壓強度為42.7MPa，抗折強度為6.93MPa，300次快速凍融循環(huán)后的相對動彈模量高達94％。
權(quán)利要求
1.一種混凝土工程用引氣劑，其特征在于是從富含三萜皂甙的天然植物中提煉獲得的三萜皂甙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引氣劑，其特征在于所說的天然植物為皂莢、木花生、文冠果、茶籽餅、桐夫。
3.一種如權(quán)利要求1所述的引氣劑的制備方法，其特征在于從植物原料中溶出三萜皂甙成份，然后與殘渣分離、濃縮成液體產(chǎn)品，具體工藝步驟如下(1)粉碎對富含三萜皂甙的植物原料進行粉碎，碎粒要求能通過孔徑為2.5mm的篩子；(2)煮熬溫度為95～150℃，時間為2～4小時；(3)壓濾把液體和固體料渣分離；(4)濃縮要求濃縮至含固量為20～40％的液體；(5)混合加入改性物質(zhì)碳酸鈉，加入量為總重量的0-3％，混合時間為10～30分鐘，得液態(tài)產(chǎn)品，含固量為20-40％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的引氣劑的制備方法，其特征在于進一步進行噴霧干燥，溫度為100-200℃，得粉狀固體產(chǎn)品。
5.一種如權(quán)利要求1所述的引氣劑的使用方法，其特征在于(1)粉劑產(chǎn)品引氣劑的摻入量為水泥混凝土中水泥用量的0.01-0.06％；(2)與其它外加劑一起直接加入混凝土，或溶解于水中后加入混凝土中，攪拌時間2-4分鐘。
全文摘要
本發(fā)明為一種混凝土工程用引氣劑，是從富含三萜皂甙的天然植物中提煉獲得的三萜皂甙。該引氣劑生產(chǎn)工藝簡單，操作方便。使用該引氣劑，與其它外加劑復(fù)合性好，混凝土抗折強度、抗凍性、抗鹽凍剝蝕性均有極大提高，其耐久性也有明顯改善，每單位含氣量引起的混凝土抗壓強度損失率小于3％?？蓮V泛用于水工結(jié)構(gòu)、公路、橋梁、房屋建筑、地下結(jié)構(gòu)、機場跑道等混凝土工程中。
文檔編號C04B24/10GK1415570SQ02137480
公開日2003年5月7日 申請日期2002年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者黃士元, 楊全兵, 朱蓓蓉, 楊錢榮, 張樹青, 吳學(xué)禮 申請人:同濟大學(xué)