RU2114079C1

RU2114079C1 - Concrete mixture

Info

Publication number: RU2114079C1
Application number: RU96101398A
Authority: RU
Inventors: Р.И. Бурангулов; Б.У. Имашев; Д.М. Хабиров; Н.Р. Сайфулин; В.В. Яковлев; И.Р. Хайрудинов; А.Ф. Ахметов; Р.С. Гильманова
Original assignee: Институт проблем нефтехимпереработки АН Республики Башкортостан
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: building materials. SUBSTANCE: concrete mixture has an addition - neutralized product of condensation of sulfonated distillate fraction 200-250 C after pyrolysis of heavy resin with formaldehyde at the following ratio of components, wt.-%: portland cement, 10.0-25.0; small filling agent, 22.3-32.85; large filling agent, 44.5-49.0; neutralized product of condensation of sulfonated distillate fraction after pyrolysis of resin with formaldehyde, 0.025-0.25; and water, the balance. EFFECT: increased plasticity, strength and working life of concrete. 2 tbl

Description

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к составам бетонных смесей, и может быть использовано в промышленном и гражданском строительстве для изготовления монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций. The invention relates to construction materials, namely, compositions of concrete mixtures, and can be used in industrial and civil engineering for the manufacture of monolithic and prefabricated concrete and reinforced concrete structures.

Известна бетонная смесь [1], включающая следующие компоненты, мас.%:
Портландцемент - 13 - 15
Мелкие заполнитель - 32 - 37
Крупный заполнитель \ - 43,5 - 45,5
Добавка - тяжелая фракция термической переработки бензина - 0,6 - 1,0
Вода - Остальное
Недостатки этой смеси - относительно низкие пластические свойства, а также низкие прочностные характеристики получаемого из них бетона. Кроме того, добавка является нерастворимым в воде продуктом, что вызывает затруднения при ее введении в бетонную смесь.Known concrete mixture [1], including the following components, wt.%:
Portland cement - 13 - 15
Shallow placeholder - 32 - 37
Large aggregate - 43.5 - 45.5
Additive - heavy fraction of thermal processing of gasoline - 0.6 - 1.0
Water - Else
The disadvantages of this mixture are the relatively low plastic properties, as well as the low strength characteristics of the concrete obtained from them. In addition, the additive is a water-insoluble product, which causes difficulties when it is introduced into the concrete mixture.

Наиболее близкой к заявляемому объекту по технической сущности и достигаемому результату является бетонная смесь [2] следующего состава, мас.%:
Портландцемент - 12,5 - 24,6
Мелкий заполнитель - 21,9 - 33,0
Крупный заполнитель \ - 45,5 - 47,5
Добавка - нейтрализованный продукт сельфирования тяжелых смол пиролиза углеводородов - 0,02 - 0,5
Вода - Остальное
В данной бетонной смеси имеются нейтрализованные неконденсированные би- и полициклические сульфокислоты, содержание которых невелико из-за низкого содержания би- и полициклических ароматических соединений в исходном сырье сульфирования. Последние исследования показали, что такие соединения обладают очень слабым пластифицирующим и сильным воздухововлекающим эффектом, что требует ля достижения эффекта пластификации увеличения дозировок такой добавки в бетонную смесь.Closest to the claimed object in technical essence and the achieved result is a concrete mixture [2] of the following composition, wt.%:
Portland cement - 12.5 - 24.6
Fine aggregate - 21.9 - 33.0
Large aggregate \ - 45.5 - 47.5
Additive - a neutralized product for the surfing of heavy hydrocarbon pyrolysis resins - 0.02 - 0.5
Water - Else
This concrete mix contains neutralized non-condensed bi- and polycyclic sulfonic acids, the content of which is low due to the low content of bi- and polycyclic aromatic compounds in the sulfonation feedstock. Recent studies have shown that such compounds have a very weak plasticizing and strong air-entraining effect, which requires an increase in the dosage of such an additive to the concrete mixture to achieve the plasticization effect.

Остальные соединения в продукте сульфирования тяжелой смолы пиролиза обладают свойством снижения поверхностного натяжения на границе раздела фаз вода/воздух (алкилбензольные сульфокислоты), что способствует излишнему воздухововлечению в бетонную смесь и снижению прочности бетона, особенно после тепловлажностной обработки. The remaining compounds in the product of sulfonation of a heavy pyrolysis resin have the property of lowering the surface tension at the water / air interface (alkylbenzene sulfonic acids), which contributes to excessive air entrainment into the concrete mixture and lower concrete strength, especially after heat and moisture treatment.

Таким образом, недостатком данной бетонной смеси являются малая жизнеспособность, недостаточная пластичность, требующая повышенного содержания добавки, низкие прочностные характеристики бетонов из данной смеси после тепловлажностной обработки. Thus, the disadvantage of this concrete mixture is low viability, insufficient ductility, requiring a high content of additives, low strength characteristics of concrete from this mixture after heat and moisture treatment.

Изобретение направлено на повышение жизнеспособности, пластичности и прочности бетона. The invention is aimed at increasing the viability, ductility and strength of concrete.

Это достигается тем, что бетонная смесь, включающая портландцемент, мелкий и крупный заполнители, воду и добавку в виде нейтрализованного продукта переработки тяжелой смолы пиролиза углеводородов, в качестве указанного продукта содержит продукт конденсации сульфированной дистиллятной фракции 200-250^oC тяжелой смолы пиролиза с формальдегидом при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Портландцемент - 10,0 - 25,0
Мелкий заполнитель - 22,3 - 32,85
Крупный заполнитель - 44,5 - 49,0
Нейтрализованный продукт конденсации сульфированной дистиллятной фракции тяжелой смолы пиролиза углеводородов с формальдегидом - 0,025 - 0,25
Вода - Остальное
Использование в качестве добавки в бетонную смесь нейтрализованного продукта конденсации сульфированных углеводородов тяжелых смол пиролиза с формальдегидом позволит увеличить жизнеспособность и подвижность бетонной смеси по сравнению с прототипом.This is achieved by the fact that the concrete mixture, including Portland cement, fine and coarse aggregates, water and an additive in the form of a neutralized product for processing a heavy hydrocarbon pyrolysis resin, contains as a specified product a condensation product of a sulfonated distillate fraction 200-250 ^o C of a heavy pyrolysis resin with formaldehyde at the following ratio of components, wt.%:
Portland cement - 10.0 - 25.0
Fine aggregate - 22.3 - 32.85
Coarse aggregate - 44.5 - 49.0
The neutralized condensation product of the sulfonated distillate fraction of the heavy resin pyrolysis of hydrocarbons with formaldehyde - 0.025 - 0.25
Water - Else
The use of a neutralized condensation product of sulfonated hydrocarbons of heavy pyrolysis resins with formaldehyde as an additive in the concrete mixture will increase the viability and mobility of the concrete mixture compared to the prototype.

Это объясняется следующим. This is explained by the following.

При конденсации сульфированных углеводородов тяжелых смол пиролиза с формальдегидом образуется продукт, содержащий олигомеры и полимеры в виде связанных метиленовыми мостиками сульфокислот. Регулированием процесса на стадии поликонденсации путем подачи в реакционную смесь эквимолярного количества формальдегида обеспечивается получение указанного продукта конденсации с содержанием олигомеров со средней степенью поликонденсации, равной 10. Именно такие олигомеры придают бетонной смеси долговременную повышенную пластичность. А так как в стадии конденсации участвуют и молекулы алкилбензольных сульфокислот, то снижается воздухововлечение, что проводит к образованию структуры бетона с меньшей пористостью, увеличиваются плотность и прочность бетона. Кроме того, в качестве сырья берется фракция тяжелой смолы пиролиза с узким интервалом начала и конца кипения, благодаря чему в сырье концентрируются различные бициклические соединения, относящиеся к нафталиновому ряду, из которых образуются требуемые конденсированные метиленнафталинсульфокислоты, способствующие повышению пластифицирующего эффекта. Upon condensation of sulfonated hydrocarbons of heavy pyrolysis resins with formaldehyde, a product is formed containing oligomers and polymers in the form of sulfonic acids bound by methylene bridges. By controlling the process at the polycondensation stage by supplying an equimolar amount of formaldehyde to the reaction mixture, this condensation product is obtained with an oligomer content with an average degree of polycondensation of 10. It is these oligomers that give the concrete mixture a long-term increased ductility. And since the molecules of alkylbenzene sulfonic acids are also involved in the condensation stage, air absorption is reduced, which leads to the formation of a concrete structure with lower porosity, and the density and strength of concrete increase. In addition, a fraction of the heavy pyrolysis resin with a narrow range of the beginning and end of boiling is taken as a raw material, due to which various bicyclic compounds belonging to the naphthalene series are concentrated in the raw material, from which the required condensed methylene naphthalene sulfonic acids are formed, which contribute to an increase in the plasticizing effect.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами. The proposed method is illustrated by the following examples.

Для получения составов предлагаемой бетонной смеси были использованы портландцемент марки 400 Стерлитамакского производственного объединения "Сода", песок речной фракции 0 - 5 мм с модулем крупности 3,2 в качестве мелкого заполнителя, щебень гранитный фракции 5 - 20 мм в качестве крупного заполнителя. To obtain the compositions of the proposed concrete mixture, Portland cement of grade 400 of the Sterlitamak Production Association "Soda" was used, river sand of a fraction of 0-5 mm with a particle size module of 3.2 as a fine aggregate, crushed granite fractions of 5-20 mm as a coarse aggregate.

Исходным сырьем для синтеза добавки служит дистиллятная фракция 200 - 250^oC тяжелой смолы пиролиза, вырабатываемой АО "Уфаоргсинтез", которая имеет следующие показатели качества:
Плотность при 20^oC, кг/м³ - 974 - 984
Показатель преломления при 20^oC - 1,5515 - 1,5530
Массовая доля метилнафталинов,% - 72 - 74
Сульфирование дистиллятной фракции 200 - 250^oC осуществляют путем ее обработки концентрированной серной кислотой (содержание моногидрата 92-98%) или олеумом. Продукт сульфирования - сульфомассу разбавляют водой, подвергают конденсации путем перемешивания с водным раствором формальдегида 35 - 37 процентной концентрации. Продукт конденсации нейтрализуют водным раствором щелочи до pH 8 - 12 и получают нейтрализованный продукт синтеза, содержащий в качестве основных компонентов сульфат натрия и соли олигомерных сульфокислот в количестве 32 - 36%.The starting material for the synthesis of the additive is the distillate fraction 200 - 250 ^o C of a heavy pyrolysis resin produced by Ufaorgsintez JSC, which has the following quality indicators:
Density at 20 ^o C, kg / m ³ - 974 - 984
Refractive index at 20 ^o C - 1.5515 - 1.5530
Mass fraction of methylnaphthalenes,% - 72 - 74
Sulfonation of the distillate fraction 200 - 250 ^o C is carried out by treatment with concentrated sulfuric acid (monohydrate content of 92-98%) or oleum. The product of sulfonation - sulfomass is diluted with water, condensed by stirring with an aqueous solution of formaldehyde of 35 - 37 percent concentration. The condensation product is neutralized with an aqueous alkali solution to a pH of 8-12 and a neutralized synthesis product is obtained containing sodium sulfate and salts of oligomeric sulfonic acids in the amount of 32-36% as main components.

Добавку растворяют в виде затворения и вводят в смесь цемента с мелким и крупным заполнителями. The additive is dissolved in the form of mixing and introduced into the mixture of cement with small and large aggregates.

Для сравнения был приготовлен состав бетонной смеси по прототипу. В качестве добавки был использован нейтрализованный продукт сульфирования тяжелых смол пиролиза АО "Уфаоргсинтез". Остальные компоненты взяты те же, что и при получении составов предложенной бетонной смеси. For comparison, the composition of the concrete mixture was prepared according to the prototype. As an additive, the neutralized sulfonation product of heavy pyrolysis resins of Ufaorgsintez JSC was used. The remaining components are taken the same as when obtaining the compositions of the proposed concrete mixture.

Подвижность бетонных смесей была определена по ГОСТ 10181-76. The mobility of concrete mixtures was determined according to GOST 10181-76.

Из приготовленных смесей сформированы образцы размера 10 • 10 • 10 см, которые подвергали тепловлажностной обработке по режиму 3+3+8+4 и при температуре 80^oC. После тепловлажностной обработки был определен предел прочности образцов на сжатие по ГОСТ 10180-74. Часть образцов твердела в нормально-влажностных условиях.Samples of size 10 • 10 • 10 cm were formed from the prepared mixtures, which were subjected to heat-moisture treatment according to the 3 + 3 + 8 + 4 mode and at a temperature of 80 ^o C. After heat-moisture treatment, the compressive strength of the samples was determined in accordance with GOST 10180-74. Some of the samples hardened under normal humidity conditions.

Содержание компонентов бетонной смеси приведено в табл. 1 (примеры 1-3 - для составов предлагаемой бетонной смеси; пример 4 - контрольный состав, без добавок; пример 5 - для прототипа). Показатели качества полученных бетонных смесей по результатам испытаний представлены в табл. 2. The content of the components of the concrete mixture are given in table. 1 (examples 1-3 - for the compositions of the proposed concrete mixture; example 4 - control composition, without additives; example 5 - for the prototype). The quality indicators of the obtained concrete mixtures according to the test results are presented in table. 2.

Как видно из табл. 2, предлагаемая бетонная смесь по сравнению с прототипом имеет повышенную жизнеспособность, пластичность (на 50%) и прочность (на 71 - 141%). As can be seen from the table. 2, the proposed concrete mixture in comparison with the prototype has increased vitality, ductility (50%) and strength (71 - 141%).

Claims

A concrete mixture comprising Portland cement, fine and coarse aggregates, water and an additive in the form of a product for processing a heavy hydrocarbon pyrolysis resin, characterized in that the mixture contains a neutralized condensation product of a sulfonated distillate fraction 200-250 ^o C of a heavy pyrolysis resin with formaldehyde at the following ratio of components, wt.%:
Portland cement - 10.0 - 25.0
Fine aggregate - 22.3 - 32.85
Coarse aggregate - 44.5 - 49.0
The neutralized condensation product of the sulfonated distillate fraction of the pyrolysis resin with formaldehyde - 0.025 - 0.25
Water - Else