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      焦化洗油高效减水剂的研究
        发布时间:2012-06-30  已阅 次  [大] [中]
      摘要: 利用煤焦化副产物洗油合成了高效减水剂,该减水剂具有高减水率和早强性,可单独用于配制低标号商品混凝土;与萘系减水剂复合,可配制高标号商品混凝土,且成本降低。 

      关键词: 高效减水剂;煤焦化副产物;洗油;合成;低成本 

          萘系减水剂以其优良的性价比在混凝土工程中得到广泛应用,但也正是其用量的扩大,导致工业萘价格上扬,使减水剂成本上涨,市场竞争力下降。因此,开发非萘系高效减水剂,扩大高效减水剂的生产原料来源,有着重要意义。 

          本试验以煤焦化另一副产物———焦化洗油为原料,采用与萘系减水剂相似的生产工艺,生产出多环芳香烃磺酸盐甲醛缩合物,其性能与萘系减水剂相近。是一种原料来源广、成本低而有较大工业价值的减水剂。 

          1 洗油减水剂的合成 

          1.1 主要原材料 
          ( 1)洗油 
          洗油是煤焦油加工过程中的一种馏分,占焦油总量的15%左右,沸程范围为230~300 ℃,是一种多组分混合物,含有多种有机物[1]。其主要组成见表1。 


      从表1 可以看出,洗油主要由2 个苯环的物质组成,与萘属于同类化合物,因此可以通过磺化、甲醛缩合成为有一定表面活性的物质[2]。 

          ( 2)浓硫酸( 98%)、甲醛( 37%)、NaOH 液碱( 30%),均为工业品。 

          1.2 合成方法 
          将经计量的洗油投入反应釜内,搅拌、升温到100~120℃,缓缓滴加浓硫酸,加完后升温到120~130 ℃,保温2 h,取样测酸值至28%~30%后加水水解0.5 h,控制温度在95~105℃滴加甲醛,加完后保温缩合3~4 h,在35%~40%溶液黏度达到10~14 s( 涂- 4 杯)后用水稀释,冷却后用液碱中和至pH值=7~9 后出料,也可经喷雾干燥得到粉剂[3- 4]。 

          2 减水剂的性能 

          2.1 匀质性 
          按GB 8077—8《7 混凝土外加剂匀质性试验方法》进行测试,结果见表2。 


       2.2 减水剂对水泥净浆流动度的影响 
          将合成的洗油减水剂与萘系减水剂分别加入到水泥中,测试水泥净浆流动度随减水剂掺量的变化,对比试验结果见图1。 


      从图1 可以看出,水泥净浆流动度随减水剂用量增加而增大,但在用量达到一定值后,继续增加不再影响流动度或影响较小,也就是达到了饱和点。同时可以看出,在同等用量下,掺洗油减水剂的水泥净浆流动度比掺萘系减水剂的略小。这可能与洗油材料的组成比较复杂而萘系纯度相对较高有关。 

          2.3 应用性能试验 
          2.3.1 试验用材料 
          水泥:华新42.5 普通硅酸盐水泥;粗骨料:5~20 mm 碎石;细骨料为河砂,细度模数2.8。 

          2.3.2 混凝土试验 
          将合成的洗油减水剂与市售的商品萘系减水剂进行了对比和复配试验,水泥用量330 kg/m3,砂率为38%,试验结果见表3。 


      从表3 可以看出: 
          ( 1)洗油减水剂用量为0.6%~0.8%时,减水率可达18%~23%,说明其具有较好的分散能力。 

          ( 2)洗油减水剂有一定的引气性,在配制混凝土时引入一定量的小气泡可以改善混凝土的和易性和可泵性,降低泌水率,对混凝土的抗冻性和耐久性有利。 

          ( 3)洗油减水剂有一定的早强性,后期强度增长低于萘系减水剂,这是由于洗油减水剂的引气性所致。 

          ( 4)洗油减水剂通过与萘系减水剂复配,可使复配后的减水剂与萘系减水剂性能接近,在保持萘系减水剂性能的同时,降低萘系减水剂的成本,从而提高产品的竞争力。 

          3 结论
       
          ( 1)通过磺化、水解、缩合等工艺用洗油合成的洗油减水剂具有减水率高、含气量较高的特点,是一种有一定引气性的高效减水剂。 

          ( 2)洗油减水剂的分散性稍逊于萘系减水剂,但减水剂成本只有萘系的50%~60%,可单独用于配制C30 混凝土等,现已经在100 多万m3 低标号商品混凝土中应用,与萘系减水剂复配也已用于高标号商品混凝土中。
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