基于花色素的混凝土中性化检测试剂制备方法及检测方法

摘要

本发明公开一种基于花色素的混凝土中性化检测试剂制备方法及检测方法。将富含花色素的花瓣洗净并置于陶瓷研钵中，倒入液氮冷藏1h以上，取出花瓣研磨至粉末并在‑80℃保存；将一定质量的花瓣粉末与两倍质量的萃取溶液混合得到滤液；利用已活化的富集柱，采用多种洗涤剂分别去除滤液中的水溶性初级代谢产物、未吸附的化合物和多酚化合物；采用洗脱剂洗脱得到检测试剂；劈开中性化后的混凝土试样，获取其截面，将制备完成的检测试剂均匀喷洒在截面上，根据其颜色变化判定试样中性化进程。本发明公开的试剂制备方法操作简单，制备检测试剂安全无毒，且检测结果精准可靠，为表征混凝土的中性化过程提供有利证据。

权利要求

1.一种检测试剂检测混凝土中性化的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)：制备花瓣粉末：将富含花色素的花瓣洗净置于陶瓷研钵中，倒入液氮冷藏1h以上；取出花瓣并用研磨棒研磨至粉末，将花瓣粉末密封存储于‑80℃冰箱备用；

步骤(2)：制备滤液：取质量为w的花瓣粉末置于2倍质量的萃取溶液浸提过夜，次日通过漏斗萃取分离滤液与滤渣，并用萃取溶液对滤渣重新萃取获得滤液，合并两次萃取的滤液；

步骤(3)：选取体积为v的富集柱，注入2v体积的甲醇，活化富集柱，再注入3v体积酸化去离子蒸馏水除去残留甲醇；随后，先后加入调节剂与步骤(2)得到的滤液，用以去除滤液中的水溶性初级代谢产物；

步骤(4)：再向富集柱内注入洗涤剂，用以去除滤液中未吸附的化合物与多酚化合物，最后利用洗脱剂洗脱花色素，得到检测混凝土中性化程度的试剂；

步骤(5)：选取部分中性化反应后的混凝土试样，劈裂并使其横截面即劈裂面充分暴露；

步骤(6)：将检测试剂喷洒于混凝土试样劈裂面；

根据颜色变化读取试样中性化进程，若呈现绿色或黄绿色，则表明此区域pH>8，中性化程度低，若呈现其他颜色，则表明其中性化程度高；

其中，所述花瓣为玫瑰、月季和二月兰的任一或任几种；

步骤(2)所述萃取溶液为酸化乙醇；

所述步骤(3)中的调节剂为冷酸水；

所述步骤(4)中的洗涤剂为酸化水或乙酸乙酯；

所述步骤(4)的洗脱剂为酸化乙醇。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中性化反应为混凝土碳化、溶蚀或硫酸盐侵蚀。

说明书

基于花色素的混凝土中性化检测试剂制备方法及检测方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑材料表征领域，具体涉及一种基于花色素的混凝土中性化检测试剂制备方法及检测方法。

背景技术

[0002] 目前，混凝土仍是世界范围内使用最广泛、用量最大的建筑材料。然而，作为天然有缺陷的多孔胶凝材料，长期服役于大气或海洋环境下，环境中的气体分子或离子，可通过孔隙进入混凝土内部，与其内部碱性物质发生反应，引发混凝土孔溶液的pH值下降；同时，在软水环境下，碱性物质的流失也可能引起混凝土中性化。在经历上述中性化过程以后，混凝土的耐久性能会显著退化，最终导致混凝土结构服役寿命缩短，进而威胁建筑结构的安全运营。

[0003] 导致混凝土中性化的耐久性过程主要包含碳化、溶蚀以及硫酸盐侵蚀过程。其中，混凝土碳化，是指空气中的CO2进入混凝土内部，并与混凝土孔溶液中碱性物质发生反应，导致混凝土内部pH值降低的过程。混凝土碳化引起的pH下降可以导致混凝土内钢筋表面的钝化膜脱钝，进而加速钢筋锈蚀。混凝土溶蚀，是指服役于水环境的混凝土结构，在长期经2+
受水流作用后，内部Ca 逐渐流失，pH值随之下降的过程。而硫酸盐侵蚀，主要指的是盐湖环境中的硫酸根离子通过孔隙进入混凝土内部，并与混凝土内碱性物质反应，导致混凝土内pH值降低并逐层剥落的过程。上述中性化过程都会缩短钢筋混凝土结构的服役寿命，并威胁混凝土基础设施的安全运营，因此，需要一种简便、有效且安全无毒的混凝土中性化程度评估方法。

[0004] 目前，常见的混凝土中性化程度评估方法有：酚酞试剂法、热重分析法(TGA)、计算机断层扫描技术(CT)等。其中，酚酞试剂法利用酚酞溶液在高pH(大于9)环境下显示绯红色，而在低pH环境下呈现无色的特点，来评估混凝土的中性化程度。虽然该方法操作简单，但酚酞变色区并不与混凝土中性化区域完全重合，因而基于该方法的评估结果并不准确；此外，酚酞具有一定毒性，长期接触可能会损害肠神经系统，对人体造成不可逆的伤害。热重分析法(TGA)通过混凝土试样在加热过程中的质量损失，来表征混凝土各局部的中性化程度。由于这一方法在检测以前还需对试样进行切片、磨粉操作，该方法的实施过程较为繁琐。计算机断层扫描技术(CT)通过对混凝土进行X射线扫描，再根据重构线吸收系数分布结果，来判定混凝土的中性化区域。虽然该无损方法不需要对样品进行额外处理，且所得中性化程度评估结果为三维分布结果，但是，作为实验室表征手段，CT技术对样品尺寸有严格限制，这导致该方法难以在实际工程中得以广泛应用；此外，CT测试费用相对昂贵。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于花色素的混凝土中性化检测剂制备方法及检测方法。鉴于花色素在不同pH环境下呈现不同颜色，采用乙醇提取、富集并提纯花瓣中色素的方法，制成可用于判定混凝土中性化程度的检测试剂。

[0006] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于花色素的混凝土中性化检测试剂制备方法，包括如下步骤：

[0007] 步骤(1)：制备花瓣粉末：将富含花色素的花瓣洗净置于陶瓷研钵中，倒入液氮冷藏1h以上；取出花瓣并用研磨棒研磨至粉末，将花瓣粉末密封存储于‑80℃冰箱备用；

[0008] 步骤(2)：制备滤液：取质量为w的花瓣粉末置于2倍质量的萃取溶液浸提过夜，次日通过漏斗萃取分离滤液与滤渣，并用萃取溶液对滤渣重新萃取获得滤液，合并两次萃取的滤液；

[0009] 步骤(3)：选取体积为v的富集柱，注入2v体积的甲醇，活化富集柱，再注入3v体积酸化去离子蒸馏水除去残留甲醇；随后，先后加入调节剂与步骤(2)得到的滤液，用以去除滤液中的水溶性初级代谢产物；

[0010] 步骤(4)：再向富集柱内注入洗涤剂，用以去除滤液中未吸附的化合物与多酚化合物，最后利用洗脱剂洗脱花色素，得到检测混凝土中性化程度的试剂。

[0011] 进一步的，所述花瓣为玫瑰、月季和二月兰的任一或任几种。

[0012] 进一步的，步骤(2)的萃取溶液用于萃取花色素。

[0013] 进一步的，所述萃取溶液为酸化乙醇。

[0014] 进一步的，所述步骤(3)中的调节剂为冷酸水。

[0015] 进一步的，所述步骤(4)中的洗涤剂为酸化水或乙酸乙酯。

[0016] 进一步的，所述步骤(4)的洗脱剂为酸化乙醇。

[0017] 一种基于花色素的混凝土中性化检测试剂，采用上述的方法制备。

[0018] 一种采用上述的检测试剂检测混凝土中性化的方法，包括如下步骤：

[0019] 选取部分中性化反应后的混凝土试样，劈裂并使其横截面即劈裂面充分暴露；

[0020] 将上述的检测试剂喷洒于混凝土试样劈裂面；

[0021] 根据颜色变化读取试样中性化进程，若呈现绿色或黄绿色，则表明此区域pH>8，中性化程度低，若呈现其他颜色，则表明其中性化程度高。

[0022] 进一步的，中性化反应为混凝土碳化、溶蚀或硫酸盐侵蚀。

[0023] 本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

[0024] 1.与传统的花色素提取方法相比，本发明采用无毒的乙醇溶液作为萃取溶液，避免传统方法的甲醇溶液萃取对人体造成的伤害，并且，本发明中采用多种洗涤剂对花色素进行富集，旨在去除萃取滤液中水溶性初级代谢产物(糖类、氨基酸类)、未吸附的化合物(例如糖，酸)与多酚化合物，富集得到花色素的精度比传统方更高；

[0025] 2.与酚酞测试方法相比，本发明制备的基于花色素的检测试剂有更为广泛的变色pH区间，因而可以更加准确地显示中性化区域；同时，相比酚酞试剂，本发明制备试剂安全无毒；

[0026] 3.与热重法、CT方法相比，本发明方法提供的检测试剂方便携带，操作简便，更适合在实际工程中推广。

附图说明

[0027] 图1为本发明的SPE柱富集花色素流程图。

[0028] 图2为本发明制备的中性化检测试剂在不同pH值下的颜色对比图。

[0029] 图3为本发明碳化试样的原始截面图。

[0030] 图4为碳化试样采用本发明的检测试剂与采用酚酞溶液效果对比图。

[0031] 图5为溶蚀试样采用本发明的检测试剂与采用酚酞溶液效果对比图。

具体实施方式

[0032] 以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于此。

[0033] 本发明公开一种基于花色素的混凝土中性化检测剂制备方法及检测方法。

[0034] 具体为：首先将富含花色素的花瓣洗净置于陶瓷研钵中，倒入液氮冷藏1h以上。完成后取出花瓣并用研磨棒研磨至粉状，将花瓣粉末密封存储于‑80℃冰箱中留以备用。向乙醇溶液中加入0.01％体积分数的盐酸溶液并将混合溶液置于4℃下过夜，得到酸化乙醇溶液。取质量为w的花瓣粉末置于2w的酸化乙醇中，并于4℃下浸提过夜。次日通过漏斗萃取分别得到滤液与滤渣，并用酸化乙醇对滤渣重新萃取获得滤液，合并两次萃取后的滤液即可。选取体积为v的富集柱并对其注入2v体积甲醇用以活化富集柱，再注入3v体积酸化去离子蒸馏水用以除去活化时残留的甲醇。完成后先后加入冷酸水与萃取后的酸化乙醇混合溶液，冷酸水可洗脱乙醇混合溶液中的水溶性初级代谢产物(糖类、氨基酸类)，完成后在柱内注入2v体积的酸化水用以去除乙醇混合溶液中未吸附的化合物(例如糖，酸)，再注入2v体积的乙酸乙酯用以去除多酚化合物，最后用2v体积的酸化乙醇洗脱花色素即可，至此便可制备出具有检测中性化进程的乙醇溶液。随后，劈开某中性化后的混凝土试样，获取其截面，将制备完成的检测试剂均匀喷洒在截面上，根据其颜色变化判定试样中性化进程。

[0035] 本发明方法包含以下步骤：

[0036] 步骤1.采摘新鲜的二月兰花瓣，准确称量后，置于陶瓷研钵中，倒入适量液氮冷藏1h以上，完成后用研磨棒研磨至粉状，将二月兰粉末密封存储于‑80℃冰箱中留以备用。

[0037] 步骤2.向乙醇中加入0.01％盐酸溶液并将其置于4℃下过夜，即可形成酸化乙醇。取50g步骤1中的二月兰粗粉，并加入2倍量的酸化乙醇，将其置于4℃下浸提过夜。

[0038] 步骤3.次日，使用布氏漏斗过滤提取液，并用酸化乙醇重新萃取滤渣，合并滤液并丢弃植物材料，重复两次萃取操作后，对滤液进行减压并收集。

[0039] 步骤4.利用酸化的去离子蒸馏水将步骤3剩余的水提物补足至100毫升。储存在4℃下以待后续备用。

[0040] 步骤5.备有型号为Supelchlean ENVI‑18SPE(500mg)的富集柱(简称C18柱)，向柱内注入两倍柱体积的甲醇用以活化C18柱，再注入三倍柱体积的酸化去离子蒸馏水用以除去活化后残留的甲醇。

[0041] 步骤6.在已活化的C18柱内先加入冷酸水，用已初步洗脱水溶性初级代谢产物，再缓慢加入2ml步骤4中过滤后的乙醇提取物水溶液，即可洗脱乙醇提取物溶液中的水溶性初级代谢产物(糖类、氨基酸类)。

[0042] 步骤7.向步骤6中的C18柱内注入2倍柱体积的酸化水洗涤小柱，用以去除步骤6中未吸附的化合物(如糖，酸等)，再用2倍柱体积的乙酸乙酯洗涤小柱，以去除多酚化合物(如酚酸)；最后用2倍柱体积的酸化乙醇洗脱花青素即可，步骤6与步骤7中SPE柱富集花色素流程如图1所示。至此，即可得到具备检测混凝土中性化进程的乙醇溶液，如图2所示，图2为本发明制备的乙醇溶液在酸性、中性与碱性下的颜色对比图。

[0043] 步骤8.选用已中性化的试块，采用型号为YAW‑3000型微机控制电液伺服压力试验机进行劈拉，使其截面充分暴露，如图3所示，对其截面喷洒均匀，待其颜色变化后即可观察出中性化区域，如图4碳化试样与图5溶蚀试样所示，图4和5中左侧为本发明制备的检测试剂结果图，右侧为酚酞试剂结果图，从图中可以看出，无论是碳化试样或是溶蚀试样，本发明制备的乙醇试剂判定出的中性化区域与酚酞试剂基本一致，证实本发明精准有效。