RU2122986C1 - Method of preparing additive to concretes and solutions - Google Patents

Method of preparing additive to concretes and solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2122986C1
RU2122986C1 RU96107593A RU96107593A RU2122986C1 RU 2122986 C1 RU2122986 C1 RU 2122986C1 RU 96107593 A RU96107593 A RU 96107593A RU 96107593 A RU96107593 A RU 96107593A RU 2122986 C1 RU2122986 C1 RU 2122986C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concrete
additive
stock
formaldehyde
additives
Prior art date
Application number
RU96107593A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96107593A (en
Inventor
Д.М. Хабиров
Б.У. Имашев
С.С. Мингараев
Р.Н. Хайруллин
Р.И. Бурангулов
В.В. Яковлев
И.Р. Хайрудинов
А.Ф. Ахметов
М.А. Танатаров
Original Assignee
Институт проблем нефтехимпереработки Академии наук Республики Башкортостан
Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и производственный институт строительного комплекса Республики Башкортостан
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем нефтехимпереработки Академии наук Республики Башкортостан, Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и производственный институт строительного комплекса Республики Башкортостан filed Critical Институт проблем нефтехимпереработки Академии наук Республики Башкортостан
Priority to RU96107593A priority Critical patent/RU2122986C1/en
Publication of RU96107593A publication Critical patent/RU96107593A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2122986C1 publication Critical patent/RU2122986C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/001Waste organic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16Sulfur-containing compounds
    • C04B24/20Sulfonated aromatic compounds
    • C04B24/22Condensation or polymerisation products thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/60Agents for protection against chemical, physical or biological attack
    • C04B2103/601Agents for increasing frost resistance

Abstract

FIELD: construction, particularly, manufacture of concrete and reinforced concrete products. SUBSTANCE: method comprises sulfonating original aromatic hydrocarbon stock, condensing sulfonated stock with formaldehyde and neutralizing the resulting product. Said original stock includes stillage residue resulting from production of aromatic hydrocarbons and process of catalytic reforming of gasoline that evaporates at temperature higher than 210 C. The present invention makes it possible to improve properties of additive, increase strength and frost resistance of concrete. EFFECT: more efficient preparation method. 1 tbl

Description

Изобретение относится к получению добавок для бетонных и растворных смесей, используемых в строительстве, а также при изготовлении бетонных и железобетонных изделий. The invention relates to the production of additives for concrete and mortar mixtures used in construction, as well as in the manufacture of concrete and reinforced concrete products.

Известен способ получения натриевых солей, нефтяных сульфокислот в качестве добавки в бетонную смесь, включающий сульфирование предварительно заполимеризованной фракции 200 - 400oC продукции каталитического крекинга или пиролиза нефтяного сырья, конденсацию сульфомассы с формальдегидом с последующей нейтрализацией полученного продукта. (А.с. СССР N 1071036, кл. C 07 C 139/06, 1984).A known method of producing sodium salts, petroleum sulfonic acids as an additive in a concrete mixture, including sulfonation of a prepolymerized fraction of 200 - 400 o C products of catalytic cracking or pyrolysis of crude oil, condensation of sulfomass with formaldehyde, followed by neutralization of the resulting product. (A.S. USSR N 1071036, class C 07 C 139/06, 1984).

Однако для получения стабильной и качественной добавки требуются дополнительные операции по выделению нежелательных компонентов: из газойля каталитического крекинга - насыщенных углеводородов, из смолы пиролиза - смол и асфальтенов. However, to obtain a stable and high-quality additive, additional operations are required to isolate undesirable components: from catalytic cracking gas oil - saturated hydrocarbons, from pyrolysis resin - resins and asphaltenes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому объекту является способ получения добавки - суперпластификатора C-3, включающий сульфирование нафталина, конденсацию полученных нафталиновых сульфокислот с формальдегидом с последующей нейтрализацией полученного продукта (Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. М., Стройиздат, 1990, с. 134 - 135). The closest in technical essence and the achieved result to the claimed object is a method for producing an additive - superplasticizer C-3, including sulfonation of naphthalene, condensation of the obtained naphthalene sulfonic acids with formaldehyde, followed by neutralization of the obtained product (Batrakov V.G. Modified concretes. M., Stroyizdat, 1990, p. 134 - 135).

Однако для достижения наибольшего пластифицирующего эффекта данной добавки, а также максимального снижения водопотребности при получении высокопрочных бетонов с повышенной морозостойкостью и водонепроницаемостью требуется ее повышенная дозировка (до 1,5%), что отрицательно сказывается на прочности бетона из бетонной смеси в ранние сроки твердения (1, 3, 7 сут), а также после тепловлажностной обработки, особенно при температуре изотермической выдержки свыше 80oC.However, to achieve the greatest plasticizing effect of this additive, as well as the maximum reduction in water demand when producing high-strength concrete with increased frost resistance and water resistance, its increased dosage (up to 1.5%) is required, which negatively affects the strength of concrete from concrete mixture in the early stages of hardening (1 , 3, 7 days), as well as after heat-moisture treatment, especially at a temperature of isothermal exposure above 80 o C.

Кроме того, повышенная дозировка добавки C-3 требует увеличения времени предварительной выдержки бетонной смеси перед тепловлажностной обработкой. In addition, the increased dosage of C-3 additive requires an increase in the time of preliminary exposure of the concrete mixture to heat and moisture treatment.

Следует также отметить, что для повышения морозостойкости бетона добавка C-3 должна применяться в комплексе с воздухововлекающими добавками. It should also be noted that to increase the frost resistance of concrete, C-3 additive should be used in combination with air-entraining additives.

Изобретение направлено на улучшение свойств добавки, повышающих прочность бетона в ранние сроки твердения и после тепловлажностной обработки, а также увеличивающих морозостойкость бетона. The invention is aimed at improving the properties of additives that increase the strength of concrete in the early stages of hardening and after heat and moisture treatment, as well as increase the frost resistance of concrete.

Это достигается тем, что в способе получения добавки в бетоны и растворы, включающем сульфирование исходного ароматического углеводородного сырья, конденсацию сульфированного сырья с формальдегидом с последующей нейтрализацией продукта, в качестве исходного сырья используют кубовый остаток производства ароматических углеводородов. This is achieved by the fact that in the method of producing an additive in concrete and mortar, including sulfonation of the aromatic hydrocarbon feedstock, condensation of the sulfonated feedstock with formaldehyde, followed by product neutralization, bottoms of aromatic hydrocarbon production are used as feedstock.

При использовании добавки, полученный заявляемым способом, в процессе приготовления бетонной смеси происходит дезагрегация флокул цементных частиц вследствие адсорбции молекул на поверхности цементных зерен, что приводит к повышению пластифицирующего эффекта. Благодаря своему стереохимическому строению монослой из адсорбированных молекул не препятствует гидратации мономинеральных составляющих клинкера цемента, что приводит к замедлению схватывания цементного теста и, в итоге, нарастание прочности в ранние сроки твердения идет такими же темпами, что и в цементе без добавки. When using additives obtained by the claimed method, in the process of preparing the concrete mixture, disaggregation of cement particle flocs occurs due to the adsorption of molecules on the surface of cement grains, which leads to an increase in the plasticizing effect. Due to its stereochemical structure, a monolayer of adsorbed molecules does not interfere with the hydration of the monomineral components of cement clinker, which leads to a slowdown in the setting of the cement paste and, as a result, the increase in strength in the early stages of hardening proceeds at the same rate as in cement without additives.

Пластифицирующие свойства продукта поликонденсации (добавки) обусловлены наличием в кубовом остатке алкилбензолов, метилнафталинов, метилдифенилов, антраценофенантреновых углеводородов. Кроме того, кубовый остаток содержит углеводороды, которые после сульфирования способны создавать "смешивающие" мостики между вышеприведенными углеводородами, а это способствует снижению расхода конденсирующего компонента - формальдегида. Благодаря тому, что в цепи полимеров молекулы метилнафталинов, создающие наибольший "экранирующий" эффект для гидратации цемента, перемежаются молекулами, не препятствующими молекулам воды вступать в реакцию гидратации цемента, замедления твердения не наблюдается. Это позволит применять добавку в повышенных дозировках. Кроме того, заявляемый способ позволит получать добавку, которая несколько снижает поверхностное натяжение на границе вода/воздух, что обеспечит вовлечение в бетонную смесь некоторого количества воздуха. Это придаст бетонной смеси, кроме пластифицирующего эффекта, повышенную морозостойкость. The plasticizing properties of the polycondensation product (additives) are due to the presence of alkylbenzenes, methylnaphthalenes, methyl diphenyls, anthracenophenanthrene hydrocarbons in the bottom residue. In addition, the bottom residue contains hydrocarbons, which, after sulfonation, are able to create “mixing” bridges between the above hydrocarbons, and this helps to reduce the consumption of the condensing component - formaldehyde. Due to the fact that in the polymer chain methylnaphthalene molecules that create the greatest “screening” effect for cement hydration are interspersed with molecules that do not prevent water molecules from entering the cement hydration reaction, hardening is not slowed down. This will allow the supplement to be used in higher dosages. In addition, the inventive method will allow to obtain an additive that slightly reduces the surface tension at the water / air border, which will ensure the involvement of a certain amount of air in the concrete mixture. This will give the concrete mixture, in addition to the plasticizing effect, increased frost resistance.

Для оценки показателей качества добавки, полученной по заявляемому способу, была получена мелкозернистая бетонная смесь следующим образом. To assess the quality indicators of the additives obtained by the present method, a fine-grained concrete mixture was obtained as follows.

Компоненты бетонной смеси: песок кварцевый с модулем крупности Mкр = 2,3, портландцемент ПЦ 400 Стерлитамакского производственного объединения "Сода", водопроводная вода, добавка.Components of the concrete mixture: quartz sand with a particle size modulus M cr = 2.3, Portland cement ПЦ 400 of the Sterlitamak Production Association "Soda", tap water, additive.

Для приготовления добавки был использован кубовый остаток производства ароматических углеводородов процесса каталитического риформинга бензина с комплекса ароматики АО "Уфанефтехим", имеющий следующие физико-химические свойства:
Плотность при 20oC, кг/м3 - 976
Коксуемость, мас.% - 0,4
Показатель преломления, η 20 D - 1,5675
Содержание серы, мас.% - 0,05
Фракционный состав:
начало кипения, oC 210
выкипает, об.% при температуре, oС
10 - 252
50 - 285
90 - 360
По результатам хроматомасспектрального анализа кубовый остаток содержит, мас.%:
Алкилбензолы - 7,4
Метилнафталины - 56,0
Метилдифенилы - 25,0
Инденотетралиновые, антраценофенантреновые, флуореновые и аценафтеновые углеводороды - 11,6
Указанный кубовой остаток подвергали сульфированию путем его обработки концентрированной серной кислотой (содержание моногидрата 92 - 98%) при 85oC в течение 4 часов. Продукт сульфирования разбавили водой и подвергали конденсации с 35-процентным водным раствором формальдегида при 80oC. Соотношение между компонентами в моль следующее - кубовый остаток: серная кислота: формальдегид - 1:1,6:0,25. Продукт конденсации нейтрализовали водным раствором щелочи до pH 10.
To prepare the additive, we used the bottom residue of the production of aromatic hydrocarbons in the process of catalytic reforming of gasoline from the aromatic complex of Ufaneftekhim JSC, which has the following physicochemical properties:
Density at 20 o C, kg / m 3 - 976
Coking ability, wt.% - 0.4
Refractive index, η 20 D - 1,5675
Sulfur content, wt.% - 0.05
Fractional composition:
the beginning of the boil, o C 210
boils, vol.% at temperature, o С
10 - 252
50 - 285
90 - 360
According to the results of chromatographic analysis, the bottom residue contains, wt.%:
Alkylbenzenes - 7.4
Methylnaphthalenes - 56.0
Methyldiphenyls - 25.0
Indenotetraline, anthracenophenanthrene, fluorene and acenaphthenic hydrocarbons - 11.6
The specified bottom residue was subjected to sulfonation by treatment with concentrated sulfuric acid (monohydrate content of 92 - 98%) at 85 o C for 4 hours. The sulfonation product was diluted with water and condensed with a 35% aqueous solution of formaldehyde at 80 ° C. The ratio of the components per mole was as follows: VAT residue: sulfuric acid: formaldehyde - 1: 1.6: 0.25. The condensation product was neutralized with an aqueous alkali solution to pH 10.

Полученную добавку в виде водного раствора в различной дозировке вводили в мелкозернистую бетонную смесь, в которой соотношение цемент : песок составило 1:3 по массе. Водонепроницаемое отношение - 0,45 (см. примеры 1 - 4). Содержание компонентов бетонной смеси и показатели ее качества сведены в таблицу. The resulting additive in the form of an aqueous solution in various dosages was introduced into a fine-grained concrete mixture in which the cement: sand ratio was 1: 3 by weight. The waterproof ratio is 0.45 (see examples 1 to 4). The content of the components of the concrete mixture and its quality indicators are summarized in the table.

Для сравнения был получен контрольный образец бетонной смеси (без добавки) - пример 5 и бетонная смесь с использованием добавки по прототипу: суперпластификатор C-3 по ТУ 6-14-625-80 Первоуральского ПО "Хромпик" в виде водного раствора 32%-ной концентрации (примеры 6 и 7). Соотношение компонентов бетонной смеси такое же, как и в предыдущих примерах 1 - 4. Содержание компонентов и показатели качества бетонных смесей по примерам 5 - 7 также сведены в таблицу. Подвижность полученных бетонных смесей определялась по расплаву конуса на встряхивающем столике и по осадке конуса по ГОСТ 10181-81. Морозостойкость бетона определялась по ускоренной методике путем попеременного замораживания при температуре -20oC и оттаивания при +20oC в 5%-ном водном растворе хлорида натрия.For comparison, a control sample of concrete mixture (without additives) was obtained - example 5 and concrete mixture using additives according to the prototype: superplasticizer C-3 according to TU 6-14-625-80 of Pervouralsky Production Association “Khrompik” in the form of an aqueous solution of 32% concentration (examples 6 and 7). The ratio of the components of the concrete mixture is the same as in the previous examples 1 to 4. The content of the components and quality indicators of concrete mixtures according to examples 5 to 7 are also summarized in the table. The mobility of the obtained concrete mixtures was determined by the melt of the cone on the shaking table and by the draft of the cone according to GOST 10181-81. The frost resistance of concrete was determined by an accelerated method by alternately freezing at a temperature of -20 o C and thawing at +20 o C in a 5% aqueous solution of sodium chloride.

Из приготовленных смесей были сформованы образцы размером 10х10х10 см, часть которых твердела в естественных нормально-влажностных условиях, а часть подвергалась тепловлажностной обработке по режиму 3+3+8+4 при температуре изотермической выдержки 85oC. Предел прочности на сжатие определялся по ГОСТ 10180-90.From the prepared mixtures, samples 10 × 10 × 10 cm in size were formed, some of which hardened under natural normal humidity conditions, and some were subjected to heat and humidity treatment according to the 3 + 3 + 8 + 4 mode at an isothermal holding temperature of 85 o C. The compressive strength was determined according to GOST 10180 -90.

Как видно из результатов испытания (см. таблицу), предлагаемая добавка по сравнению с прототипом обеспечивает бетону улучшенные физико-механические свойства: увеличит прочность бетона в ранние сроки естественного твердения и после тепловлажностной обработки, повышенная дозировка добавки не ухудшит качество бетона. При повышенных дозировках (1,0 - 1,8% от массы цемента - см. примеры 1-4) прочность бетона в ранние сроки естественного твердения выше в 3-суточном возрасте на 36 - 102%, в 7-суточном на 19 - 73%, чем у прототипа. As can be seen from the test results (see table), the proposed additive in comparison with the prototype provides concrete with improved physical and mechanical properties: it will increase the strength of concrete in the early stages of natural hardening and after heat and moisture treatment, an increased dosage of the additive will not affect the quality of concrete. At increased dosages (1.0 - 1.8% by weight of cement - see examples 1-4), the strength of concrete in the early stages of natural hardening is 36 - 102% higher at 3 days old, and 19 - 73 at 7 days old % than the prototype.

После тепловлажной обработки прочность бетона (через 4 часа) на 51- 186% выше, а после 27 суток твердения на 51 - 70% выше, чем у прототипа. Морозостойкость бетона с использованием предлагаемой добавки увеличилась в 2,7 - 5,3 раза. After heat and moisture treatment, the strength of concrete (after 4 hours) is 51–186% higher, and after 27 days of hardening it is 51–70% higher than that of the prototype. The frost resistance of concrete with the use of the proposed additives increased 2.7 - 5.3 times.

Claims (1)

Способ получения добавки в бетоны и растворы, включающий сульфирование исходного ароматического углеводородного сырья, конденсацию сульфированного сырья с формальдегидом с последующей нейтрализацией полученного продукта, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют кубовый остаток, выкипающий выше 210oC, от производства ароматических углеводородов процесса каталитического риформинга бензина.A method of producing an additive in concrete and mortar, including sulfonation of an aromatic hydrocarbon feedstock, condensation of a sulfonated feedstock with formaldehyde, followed by neutralization of the resulting product, characterized in that the bottoms used are boiling above 210 ° C from the production of aromatic hydrocarbons in the catalytic process gasoline reforming.
RU96107593A 1996-04-16 1996-04-16 Method of preparing additive to concretes and solutions RU2122986C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96107593A RU2122986C1 (en) 1996-04-16 1996-04-16 Method of preparing additive to concretes and solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96107593A RU2122986C1 (en) 1996-04-16 1996-04-16 Method of preparing additive to concretes and solutions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96107593A RU96107593A (en) 1998-07-20
RU2122986C1 true RU2122986C1 (en) 1998-12-10

Family

ID=20179493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96107593A RU2122986C1 (en) 1996-04-16 1996-04-16 Method of preparing additive to concretes and solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2122986C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553716C1 (en) * 2014-03-14 2015-06-20 Алексей Олегович Чагаровский Method of producing plasticising additive for concrete and additive obtained using said method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. - М.: Стройиздат, 1990, с.134 - 135. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2553716C1 (en) * 2014-03-14 2015-06-20 Алексей Олегович Чагаровский Method of producing plasticising additive for concrete and additive obtained using said method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Influences of limestone powder on the resistance of concretes to the chloride ion penetration and sulfate attack
DE3530258A1 (en) USE OF SALTS OF WATER-SOLUBLE NAPHTALINE SULPHONIC ACID FORMALDEHYDE CONDENSATES AS ADDITIVES FOR INORGANIC BINDERS AND BUILDING MATERIAL
Nawaz et al. Effect of sulfate activator on mechanical and durability properties of concrete incorporating low calcium fly ash
Rakhimov et al. Properties of Portland cement pastes enriched with addition of calcined marl
RU2122986C1 (en) Method of preparing additive to concretes and solutions
RU2684264C1 (en) High-strength concrete
Nikhade et al. Effective utilization of sugarcane bagasse Ash, rice husk Ash& Metakaolin in concrete
RU2045493C1 (en) Concrete mix
RU2360877C2 (en) Complex modifier to cement concrete
CN1101794C (en) Expansion concrete and low-alkali high-efficiency concrete sweller
SU983102A1 (en) Concrete mix
RU2245856C1 (en) Method for production of plasticizer
Auyeshov et al. Effect of [alpha]-and [Beta]-Polymethyle Nenaphthalenesulfonate upon Properties of Cement Grout and Concrete
RU2114079C1 (en) Concrete mixture
Karimov et al. RESEARCH OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE MIXES WITH SUPERPLASTICIZERS
RU2781588C1 (en) High strength concrete
Boakye Improvement of setting time and early strength development of pozzolana cement through chemical activation
RU2233253C1 (en) Method of producing plasticizer for concrete
Mullick Use of lignin-based products in concrete
RU2801191C1 (en) High strength concrete
Potapova et al. Properties of cements with carbon nanofibers grown on kaolin clay
SU876587A1 (en) Method of preparing concrete mix
Rashad METAKAOLIN: FRESH PROPERTIES AND OPTIMUM CONTENT FOR MECHANICAL STRENGTH IN 0277 0913: 3 77A: 0 3 709 A COMPREHENSIVE OVERVIEW
KR100622048B1 (en) High Strength Cement Composite
RU2225376C1 (en) Binding agent and a method for preparation thereof