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(qiáng)性，可單獨(dú)用于配制低標(biāo)號(hào)商品混凝土；與萘系減水劑復(fù)合，可配制高標(biāo)號(hào)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?xún)r(jià)比在混凝土工程中得到廣泛應(yīng)用，但也正是其用量的擴(kuò)大，導(dǎo)致工業(yè)萘價(jià)格上揚(yáng)，使減水劑成本上漲，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力下降。因此，開(kāi)發(fā)非萘系高效減水劑，擴(kuò)大高效減水劑的生產(chǎn)原料來(lái)源，有著重要意義。 

    本試驗(yàn)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(lái)源廣、成本低而有較大工業(yè)價(jià)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(guò)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(jī)物[1]。其主要組成見(jiàn)表1。 

    從表1 可以看出，洗油主要由2 個(gè)苯環(huán)的物質(zhì)組成，與萘屬于同類(lèi)化合物，因此可以通過(guò)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(jì)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(cè)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(dá)到10~14 s（ 涂- 4 杯）后用水稀釋?zhuān)鋮s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(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2。 

    2.2 減水劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)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(cè)試水泥凈漿流動(dòng)度隨減水劑摻量的變化，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。 

    從圖1 可以看出，水泥凈漿流動(dòng)度隨減水劑用量增加而增大，但在用量達(dá)到一定值后，繼續(xù)增加不再影響流動(dòng)度或影響較小，也就是達(dá)到了飽和點(diǎn)。同時(shí)可以看出，在同等用量下，摻洗油減水劑的水泥凈漿流動(dòng)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(duì)較高有關(guān)。 

    2.3 應(yīng)用性能試驗(yàn) 
    2.3.1 試驗(yàn)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(xì)骨料為河砂，細(xì)度模數(shù)2.8。 

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

    從表3 可以看出： 
    （ 1）洗油減水劑用量為0.6%~0.8%時(shí)，減水率可達(dá)18%~23%，說(shuō)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(duì)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(qiáng)性，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)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(guò)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(shí)，降低萘系減水劑的成本，從而提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 

    3 結(jié)論
 
    （ 1）通過(guò)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(diǎn)，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(dú)用于配制C30 混凝土等，現(xiàn)已經(jīng)在100 多萬(wàn)m3 低標(biāo)號(hào)商品混凝土中應(yīng)用，與萘系減水劑復(fù)配也已用于高標(biāo)號(hào)商品混凝土中。

參考文獻(xiàn):
[1] 白雪峰，胡樹(shù)發(fā).洗油在精細(xì)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(guó)計(jì)劃出版社，1996，12.