焦化洗油高效減水劑的研究

   摘要: 利用煤焦化副產(chǎn)物洗油合成了高效減水劑，該減水劑具有高減水率和早強性，可單獨用于配制低標號商品混凝土；與萘系減水劑復(fù)合，可配制高標號商品混凝土，且成本降低。 

    關(guān)鍵詞: 高效減水劑；煤焦化副產(chǎn)物；洗油；合成；低成本 

    萘系減水劑以其優(yōu)良的性價比在混凝土工程中得到廣泛應(yīng)用，但也正是其用量的擴大，導(dǎo)致工業(yè)萘價格上揚，使減水劑成本上漲，市場競爭力下降。因此，開發(fā)非萘系高效減水劑，擴大高效減水劑的生產(chǎn)原料來源，有著重要意義。 

    本試驗以煤焦化另一副產(chǎn)物———焦化洗油為原料，采用與萘系減水劑相似的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出多環(huán)芳香烴磺酸鹽甲醛縮合物，其性能與萘系減水劑相近。是一種原料來源廣、成本低而有較大工業(yè)價值的減水劑。 

    1 洗油減水劑的合成 

    1.1 主要原材料 
    （ 1）洗油 
    洗油是煤焦油加工過程中的一種餾分，占焦油總量的15%左右，沸程范圍為230～300 ℃，是一種多組分混合物，含有多種有機物[1]。其主要組成見表1。 

    從表1 可以看出，洗油主要由2 個苯環(huán)的物質(zhì)組成，與萘屬于同類化合物，因此可以通過磺化、甲醛縮合成為有一定表面活性的物質(zhì)[2]。 

    （ 2）濃硫酸（ 98%）、甲醛（ 37%）、NaOH 液堿（ 30%），均為工業(yè)品。 

    1.2 合成方法 
    將經(jīng)計量的洗油投入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌、升溫到100~120℃，緩緩滴加濃硫酸，加完后升溫到120~130 ℃，保溫2 h，取樣測酸值至28%~30%后加水水解0.5 h，控制溫度在95~105℃滴加甲醛，加完后保溫縮合3~4 h，在35%~40%溶液黏度達到10~14 s（ 涂- 4 杯）后用水稀釋，冷卻后用液堿中和至pH值=7~9 后出料，也可經(jīng)噴霧干燥得到粉劑[3- 4]。 

    2 減水劑的性能 

    2.1 勻質(zhì)性 
    按GB 8077—8《7 混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗方法》進行測試，結(jié)果見表2。 

    2.2 減水劑對水泥凈漿流動度的影響 
    將合成的洗油減水劑與萘系減水劑分別加入到水泥中，測試水泥凈漿流動度隨減水劑摻量的變化，對比試驗結(jié)果見圖1。 

    從圖1 可以看出，水泥凈漿流動度隨減水劑用量增加而增大，但在用量達到一定值后，繼續(xù)增加不再影響流動度或影響較小，也就是達到了飽和點。同時可以看出，在同等用量下，摻洗油減水劑的水泥凈漿流動度比摻萘系減水劑的略小。這可能與洗油材料的組成比較復(fù)雜而萘系純度相對較高有關(guān)。 

    2.3 應(yīng)用性能試驗 
    2.3.1 試驗用材料 
    水泥：華新42.5 普通硅酸鹽水泥；粗骨料：5~20 mm 碎石；細骨料為河砂，細度模數(shù)2.8。 

    2.3.2 混凝土試驗 
    將合成的洗油減水劑與市售的商品萘系減水劑進行了對比和復(fù)配試驗，水泥用量330 kg/m3，砂率為38%，試驗結(jié)果見表3。 

    從表3 可以看出： 
    （ 1）洗油減水劑用量為0.6%~0.8%時，減水率可達18%~23%，說明其具有較好的分散能力。 

    （ 2）洗油減水劑有一定的引氣性，在配制混凝土?xí)r引入一定量的小氣泡可以改善混凝土的和易性和可泵性，降低泌水率，對混凝土的抗凍性和耐久性有利。 

    （ 3）洗油減水劑有一定的早強性，后期強度增長低于萘系減水劑，這是由于洗油減水劑的引氣性所致。 

    （ 4）洗油減水劑通過與萘系減水劑復(fù)配，可使復(fù)配后的減水劑與萘系減水劑性能接近，在保持萘系減水劑性能的同時，降低萘系減水劑的成本，從而提高產(chǎn)品的競爭力。 

    3 結(jié)論
 
    （ 1）通過磺化、水解、縮合等工藝用洗油合成的洗油減水劑具有減水率高、含氣量較高的特點，是一種有一定引氣性的高效減水劑。 

    （ 2）洗油減水劑的分散性稍遜于萘系減水劑，但減水劑成本只有萘系的50%~60%，可單獨用于配制C30 混凝土等，現(xiàn)已經(jīng)在100 多萬m3 低標號商品混凝土中應(yīng)用，與萘系減水劑復(fù)配也已用于高標號商品混凝土中。

參考文獻:
[1] 白雪峰，胡樹發(fā).洗油在精細化學(xué)品合成中的應(yīng)用.化學(xué)與粘合，1999（，2）：90- 92.
[2] S.K. Agarwal.Development of water reducing agent from creosoteoil.Construction 
and Building Materials，2003，17：245–251.
[3] 服部健一，谷野幸雄.β- 萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽水溶液的性質(zhì).工業(yè)化學(xué)雜志[日]，1964，6（7 10）：88- 94.
[4] 陳建奎.混凝土外加劑的原理與應(yīng)用.北京：中國計劃出版社，1996，12.