CN108793808A - 一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂及其制备方法 - Google Patents
一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂，所述防腐剂包括以下原料制成：菠菜粉90~100份、甜菜粉90~100份、去离子水80~120份、酒石酸18~22份、乙二胺四乙酸二钠25~30份、乙酸钠15~20份。其制备方法包括以下步骤：菠菜粉获取，甜菜粉获取，原料混合，提取，过滤，结晶，密封。本发明可以显著地提高混凝土抗硫酸镁侵蚀性能，所需原料天然无污染，符合可持续发展战略，同时制作工艺简单，成本低，可广泛推广。
Description
技术领域
本发明属于土木工程材料领域，具体涉及一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂及其制备方法。
背景技术
自从19世纪以来，混凝土结构的耐久性问题就受到人们广泛关注。其中，硫酸盐侵蚀由于复杂的化学反应和破坏形式，更是受到高度重视。我国东部沿海地区的海水和地下水，西部地区的盐渍土中都含有大量的硫酸根离子，在这些地区的混凝土结构，势必受到长期的硫酸盐侵蚀。一般来说，硫酸根离子渗透到混凝土内部和水化产物发生化学反应，产生钙矾石石膏等膨胀性产物，导致混凝土膨胀；特别的，在硫酸镁环境中，镁离子能和氢氧化钙反应生成氢氧化镁，降低混凝土碱度，促使混凝土内部的C-S-H凝胶分解，直接导致混凝土强度下降，硫酸镁对水泥石起镁盐与硫酸盐双重侵蚀作用；同时，在干湿交替环境中，由于无机盐的结晶态转变，混凝土将遭受严重的硫酸盐物理结晶侵蚀。
为提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，关于混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂有很多报道，比如，公开号CN 106542762A“高效抗硫酸盐侵蚀混凝土添加剂及其制备方法”公开了一种高效抗硫酸盐侵蚀添加剂，包括以下重量份数的原料：钡盐15～25份、山梨醇5～10份、煅烧硅藻土15～30份、助磨剂0.5～1.0份、硅灰30～50份、超细粉煤灰10～20份、减水剂1.0～2.0份；公开号CN 105174808A“一种地下混凝土结构用抗硫酸盐侵蚀的防腐剂”提供一种用于地下混凝土结构的抗硫酸盐侵蚀防腐剂，由以下质量百分比的组分组成：密实组分40％～60％、减缩组分5％～15％、钡盐20％～30％、钙矾石生成抑制剂0.5％～2.5％、碳硫硅钙石生成抑制剂10％～20％。以上文件提到的方法从抑制钙矾石和碳硫硅钙石的源头出发，对混凝土抵抗硫酸钠化学侵蚀起到很好的作用，但对硫酸盐物理结晶侵蚀和硫酸镁侵蚀很难起到作用。公开号CN 106746865A“一种抗硫酸盐物理侵蚀的混凝土及其施工方法”提出了一种抗硫酸盐物理侵蚀施工方法，采用丙烯酸交联树脂，甘油，三乙醇胺等进行施工，其原料众多复杂，很难真正应用于实际。
针对现阶段混凝土抗硫酸盐侵蚀的研究现状，急需研究出一种抗硫酸镁侵蚀的混凝土外加剂。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂。
本发明还要解决的技术问题是提供了基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的制备方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂，按重量份数，所述防腐剂包括以下原料制成：菠菜粉90～100份、甜菜粉90～100份、去离子水80～120份、酒石酸18～22份、乙二胺四乙酸二钠25～30份、乙酸钠15～20份。
本发明内容还包括基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)菠菜粉获取：选取新鲜无腐烂菠菜进行采摘，去除叶梗和叶茎，保留菠菜叶，用清水浸洗，晾干，用粉碎机研磨成菠菜粉；
(2)甜菜粉获取：选取新鲜甜菜根部，用清水浸洗，晾干，切丝，用粉碎机研磨成甜菜粉；
(3)原料混合：按照上述的重量份数称取原料并混合得到混合液；
(4)提取：将混合液加热并采用超声波清洗机进行超声提取，得到提取液；
(5)过滤：将提取液用滤纸过滤，收集滤液；
(6)结晶，密封：将滤液蒸发结晶、干燥获得粉末状固体，装袋密封。
其中，步骤(1)中得到的菠菜粉的细度为80～120目。
步骤(2)中得到的甜菜粉的细度为50～100目。
步骤(4)中的加热温度为70～80℃，加热时间为30～40分钟。
步骤(4)中的超声温度为70～80℃，超声时间为45～60分钟，超声波的超声频率为40kHz，功率密度为0.5～0.7w/cm2。
有益效果：相对于现有技术，本发明具备如下优点：以植物提取液为主要成分，原料来源广泛，成本低廉。所采用的菠菜粉富含草酸钠，应用混凝土中可直接固化镁离子，形成草酸镁沉淀；甜菜粉中富含果胶，其本身具有胶凝性和稳定性，能与水泥基材料复合使用，进一步增强其凝结性；酒石酸对水泥石中的氢氧化钙含量进行调控，提高硅酸钙在水泥基分散体系中的稳定性，提高水泥石后期强度；另外，酒石酸和乙二胺四乙酸二钠复合作为一种螯合剂，结合镁离子形成螯合物，使镁离子不以离子形态存在，无法与水泥基材料发生化学侵蚀反应；同时，草酸钠和乙酸钠均是良好的硫酸盐助溶剂，可以提升硫酸镁的溶解度，在干湿交替环境下，可以有效的防止硫酸镁结晶析出，提升混凝土抗硫酸镁物理结晶侵蚀性能；超声波作为一种超声辅助提取技术，可以很好地提取植物中的有效成分。本发明提供的基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂可以显著地提高混凝土抗硫酸镁侵蚀性能，所需原料天然无污染，符合可持续发展战略，同时制作工艺简单，成本低，可广泛推广。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明作进一步详细说明，显然，所描述地案例仅用于说明、解释此发明，并不局限于本发明；其中，所述原材料均可从市场购买。
实施例1：
一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂，所述防腐剂包括以下原料制成：菠菜粉90份，甜菜粉90份，去离子水80份，酒石酸18份，乙二胺四乙酸二钠25份，乙酸钠15份。
制备方法为：
(1)菠菜粉获取：选取新鲜无腐烂菠菜进行采摘，去除叶梗和叶茎，保留菠菜叶，用清水浸洗，晾干，用粉碎机研磨成细度为80目的菠菜粉；(2)甜菜粉获取：选取新鲜甜菜根部，用清水浸洗，晾干，切丝，用粉碎机研磨成细度为50目的甜菜粉；
(3)原料混合：按照上述的重量份数称取原料并混合得到混合液；
(4)提取：将混合液加热，加热温度为70℃，加热时间为30分钟，并采用超声波清洗机进行超声提取得到提取液，超声温度为70℃，超声时间为45分钟，超声波的超声频率为40kHz，功率密度为0.5w/cm2；
(5)过滤：将提取液用滤纸过滤，收集滤液；
(6)结晶，密封：将滤液蒸发结晶、干燥获得粉末状固体，装袋密封。
本实施例中性能测试参考《混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》(JCT 1011-2006)中规定的要求测定。其中水泥符合GB 8076-2008规定的基准水泥，砂采用的是GB/T17671-1999规定的标准砂，水为自来水。试验时，基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂用量占胶凝材料10％；所不同的是，侵蚀时所采用的溶液为5％的硫酸镁溶液，其相关性能测试结果如下：
7d抗压强度比为98％，28d抗压强度比为105％；抗蚀系数为0.94，膨胀系数为1.21。
实施例2
一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂，所述防腐剂包括以下原料制成：菠菜粉90份，甜菜粉90份，去离子水100份，酒石酸20份，乙二胺四乙酸二钠28份，乙酸钠18份。
制备方法为：
(1)菠菜粉获取：选取新鲜无腐烂菠菜进行采摘，去除叶梗和叶茎，保留菠菜叶，用清水浸洗，晾干，用粉碎机研磨成细度为100目的菠菜粉；
(2)甜菜粉获取：选取新鲜甜菜根部，用清水浸洗，晾干，切丝，用粉碎机研磨成细度为70目的甜菜粉；
(3)原料混合：按照上述的重量份数称取原料并混合得到混合液；
(4)提取：将混合液加热，加热温度为75℃，加热时间为35分钟，并采用超声波清洗机进行超声提取得到提取液，超声温度为75℃，超声时间为50分钟，超声波的超声频率为40kHz，功率密度为0.6w/cm2；
(5)过滤：将提取液用滤纸过滤，收集滤液；
(6)结晶，密封：将滤液蒸发结晶、干燥获得粉末状固体，装袋密封。
本实施例中性能测试参考《混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》(JCT 1011-2006)中规定的要求测定。其中水泥符合GB 8076-2008规定的基准水泥，砂采用的是GB/T17671-1999规定的标准砂，水为自来水。试验时，基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂用量占胶凝材料10％；所不同的是，侵蚀时所采用的溶液为5％的硫酸镁溶液，其相关性能测试结果如下：
7d抗压强度比为95％，28d抗压强度比为109％；抗蚀系数为0.95，膨胀系数为1.16。
实施例3
一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂，所述防腐剂包括以下原料制成：菠菜粉95份，甜菜粉95份，去离子水120份，酒石酸20份，乙二胺四乙酸二钠28份，乙酸钠18份。
制备方法为：
(1)菠菜粉获取：选取新鲜无腐烂菠菜进行采摘，去除叶梗和叶茎，保留菠菜叶，用清水浸洗，晾干，用粉碎机研磨成细度为100目的菠菜粉；
(2)甜菜粉获取：选取新鲜甜菜根部，用清水浸洗，晾干，切丝，用粉碎机研磨成细度为70目的甜菜粉；
(3)原料混合：按照上述的重量份数称取原料并混合得到混合液；
(4)提取：将混合液加热，加热温度为75℃，加热时间为35分钟，并采用超声波清洗机进行超声提取得到提取液，超声温度为75℃，超声时间为50分钟，超声波的超声频率为40kHz，功率密度为0.6w/cm2；
(5)过滤：将提取液用滤纸过滤，收集滤液；
(6)结晶，密封：将滤液蒸发结晶、干燥获得粉末状固体，装袋密封。
本实施例中性能测试参考《混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》(JCT 1011-2006)中规定的要求测定。其中水泥符合GB 8076-2008规定的基准水泥，砂采用的是GB/T17671-1999规定的标准砂，水为自来水。试验时，基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂用量占胶凝材料10％；所不同的是，侵蚀时所采用的溶液为5％的硫酸镁溶液，其相关性能测试结果如下：
7d抗压强度比为97％，28d抗压强度比为108％；抗蚀系数为0.97，膨胀系数为1.17。
实施例4：
一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂，所述防腐剂包括以下原料制成：菠菜粉100份、甜菜粉100份、去离子水120份、酒石酸22份、乙二胺四乙酸二钠30份、乙酸钠20份。
制备方法为：
(1)菠菜粉获取：选取新鲜无腐烂菠菜进行采摘，去除叶梗和叶茎，保留菠菜叶，用清水浸洗，晾干，用粉碎机研磨成细度为120目的菠菜粉；
(2)甜菜粉获取：选取新鲜甜菜根部，用清水浸洗，晾干，切丝，用粉碎机研磨成细度为100目的甜菜粉；
(3)原料混合：按照上述的重量份数称取原料并混合得到混合液；
(4)提取：将混合液加热，加热温度为80℃，加热时间为40分钟，并采用超声波清洗机进行超声提取得到提取液；超声温度为80℃，超声时间为60分钟，超声波的超声频率为40kHz，功率密度为0.7w/cm2；
(5)过滤：将提取液用滤纸过滤，收集滤液；
(6)结晶，密封：将滤液蒸发结晶、干燥获得粉末状固体，装袋密封。
本实施例中性能测试参考《混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》(JCT 1011-2006)中规定的要求测定。其中水泥符合GB 8076-2008规定的基准水泥，砂采用的是GB/T17671-1999规定的标准砂，水为自来水。试验时，基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂用量占胶凝材料10％；所不同的是，侵蚀时所采用的溶液为5％的硫酸镁溶液，其相关性能测试结果如下：
7d抗压强度比为93％，28d抗压强度比为114％；抗蚀系数为0.98，膨胀系数为1.13。
可以看出，添加本发明基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的混凝土试件抗压强度有所上升，尤其是28天抗压强度提升显著。同时，实施例1～4中的抗蚀系数和膨胀系数均满足《混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》(JCT 1011-2006)中所规定的抗蚀系数大于0.85，膨胀系数小于1.5％，可以说明，本发明基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的防腐效果明显。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂，其特征在于，按重量份数，所述防腐剂包括以下原料制成：菠菜粉90~100份、甜菜粉90~100份、去离子水80~120份、酒石酸18~22份、乙二胺四乙酸二钠25~30份、乙酸钠15~20份。
2.权利要求1所述的基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 菠菜粉获取：选取新鲜无腐烂菠菜进行采摘，去除叶梗和叶茎，保留菠菜叶，用清水浸洗，晾干，用粉碎机研磨成菠菜粉；
(2) 甜菜粉获取：选取新鲜甜菜根部，用清水浸洗，晾干，切丝，用粉碎机研磨成甜菜粉；
(3) 原料混合：按照权利要求1所述的重量份数称取原料并混合得到混合液；
(4) 提取：将混合液加热并采用超声波清洗机进行超声提取，得到提取液；
(5) 过滤：将提取液用滤纸过滤，收集滤液；
(6) 结晶，密封：将滤液蒸发结晶、干燥获得粉末状固体，装袋密封。
3.根据权利要求2所述的基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中得到的菠菜粉的细度为80~120目。
4.根据权利要求2所述的基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中得到的甜菜粉的细度为50~100目。
5.根据权利要求2所述的基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的加热温度为70~80℃，加热时间为30~40分钟。
6.根据权利要求2所述的基于植物提取液的混凝土抗硫酸镁侵蚀防腐剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的超声温度为70~80℃，超声时间为45~60分钟，超声波的超声频率为40kHz，功率密度为0.5~0.7w/cm2。
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