焦化洗油高效減水劑的研究

   摘要: 利用煤焦化副產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；與萘系減水劑復合，可配制高標號商品混凝土，且成本降低。 

    關鍵詞: 高效減水劑；煤焦化副產物；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用，但也正是其用量的擴大，導致工業(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原料來源，有著重要意義。 

    本試驗以煤焦化另一副產物———焦化洗油為原料，采用與萘系減水劑相似的生產工藝，生產出多環(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[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 
    將經計量的洗油投入反應釜內，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，也可經噴霧干燥得到粉劑[3- 4]。 

    2 減水劑的性能 

    2.1 勻質性 
    按GB 8077—8《7 混凝土外加劑勻質性試驗方法》進行測試，結果見表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雜而萘系純度相對較高有關。 

    2.3 應用性能試驗 
    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配試驗，水泥用量330 kg/m3，砂率為38%，試驗結果見表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，在配制混凝土時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配，可使復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，從而提高產品的競爭力。 

    3 結論
 
    （ 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，現已經在100 多萬m3 低標號商品混凝土中應用，與萘系減水劑復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).洗油在精細化學品合成中的應用.化學與粘合，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.工業(yè)化學雜志[日]，1964，6（7 10）：88- 94.
[4] 陳建奎.混凝土外加劑的原理與應用.北京：中國計劃出版社，1996，12.