[发明专利]一种油茶皂素混凝土引气剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从油茶中提取皂素活性成分，用于混凝土工程的环境友好型皂苷类混凝土引气剂的制备方法，属于新型绿色环保材料领域。

背景技术

引气剂是一种能使混凝土在搅拌过程中产生大量均匀、稳定、封闭的微气泡，从而改善其和易性，并在硬化后仍然能保留微气泡以改善混凝土抗冻融耐久性的外加剂，是混凝土外加剂中一个重要的独立品种，其主要作用是提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗盐冻剥蚀性与耐久性。

混凝土耐久性是当今国内外混凝土工程领域的研究热点，而混凝土的抗冻性和抗盐冻剥蚀性是混凝土耐久性研究领域最重要的组成部分之一，也是目前水工工程、港工工程以及北方寒冷地区混凝土工程所面临的最严峻的问题之一。

混凝土中通过掺加引气剂，引入大量均匀、稳定而封闭的微气泡，是大幅度提高混凝土耐久性，特别是抗冻性和抗盐冻剥蚀性的最有效技术措施之一。

近20年来，随着国外混凝土外加剂的生产和应用技术日趋成熟，引气剂已被广泛运用于混凝土工程中，是目前国际公认的能显著改善混凝土浆体的工作性和匀质性、大大提高混凝土硬化物抗冻性与耐久性的最有效材料。

在国外发达国家混凝土施工技术规范中，引气剂已成为规范要求必须掺用的一种外加剂，并将不掺加引气剂的混凝土称为特殊混凝土[薛庆.引气剂与混凝土高性能化.混凝土，2005，(4):22-25]。

地处高纬度寒冷地区的北美、北欧和日本等发达国家，早己普遍推广混凝土引气技术。据报导，他们80%以上的混凝土都掺加引气剂，特别是在水工、港工和路桥等重要工程，明确规定必须掺加引气剂。

然而，引气剂在我国的混凝土工程中使用并不普遍，仅限于部分北方寒冷地区的路桥、水工工程、港工工程等特殊工况要求领域，掺引气剂的混凝土占总量不足10%。

目前，国内商品引气剂种类有5种：松香树脂类盐化物、烷基苯磺酸盐类、脂肪醇类、非离子型表面活性剂和木质素磺酸盐类等，以松香树脂类盐化物、烷基苯磺酸盐类和非离子型表面活性剂为主要品种。

但是，国内商品引气剂产品性能良莠不一，普遍存在产品溶解性差、与其它外加剂相容性差、混凝土强度损失大等缺点。例如，松香树脂类盐化物存在水溶性差，与其它外加剂复合性差，引入的气泡较大且不稳定，混凝土强度损失大等缺点；烷基苯磺酸盐类存在引入的气泡体积大，消泡时间短，气泡稳定性差，气泡结构差等缺点；脂肪醇类存在引入的气泡大且不稳定，混凝土强度损失大等缺点；木质素磺酸盐类存在引入的气泡结构不好，引气剂掺量大等缺点；非离子型表面活性剂存在引气剂掺量大、受原料资源制约、价格虚高等缺点。

长期以来，正是由于国内商品引气剂产品质量欠佳，存在诸如溶制困难、与其它外加剂相容性差、引入的气泡大而不稳、引气混凝土强度损失大、引气剂掺量大等缺点，加上人们对混凝土工程耐久性和引气技术认识不足，制约着引气剂在国内混凝土工程的推广应用，致使混凝土工程耐久性，特别是抗冻和抗盐冻耐久性急剧下降。

皂苷类混凝土引气剂是中国工程建设标准化协会公路工程委员会《公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南》唯一指定优质引气剂品种，具有降低溶液表面张力，能产生封闭、独立的微小气泡，稳泡时间长，发泡倍数高，气泡数量多，引入的气泡孔径小、间距小等优点。

皂苷类混凝土引气剂与其它外加剂复合性能好，能明显改善混凝土浆体的工作性能和提高硬化混凝土的耐久性能，混凝土强度损失小，是一种在混凝土工程中极有应用前景的优质引气剂。

本发明的油茶皂素混凝土引气剂是一种皂苷类混凝土引气剂，其主要功能成分为油茶皂素。

油茶皂素是一类齐墩果烷型五环三萜类皂苷混合物，由皂苷配基、糖类配体和有机酸三部分组成，含有亲水性基团和亲油基团，亲疏平衡值HLB高达16，水溶性很好，非常适合于混凝土引气剂的制备与应用。

油茶皂素具有良好的乳化、分散、润湿、去污、发泡、稳泡、胶粘等功能，是一种性能优良的天然非离子型表面活性剂，可降低溶液的表面张力，对酸、碱、硬水和有机溶剂有较强的化学稳定性，易溶于水，具有较强的发泡、乳化、分散、润湿作用，且几乎不受水质硬度的影响，广泛应用于轻工、化工、农药、饲料、养殖、纺织、采油、采矿、建材与路桥建设等领域。利用油茶皂素来制作引气剂，正是利用其特有的高水溶性、优秀的发泡及稳泡能力。