RU2165395C2

RU2165395C2 - Chemical additive to cement concrete

Info

Publication number: RU2165395C2
Application number: RU98121528/03A
Authority: RU
Inventors: С.Ф. Коренькова; Л.Н. Безгина; Н.М. Качкаева
Original assignee: Самарская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2001-04-20

Abstract

FIELD: building materials industry, more particularly manufacture of concrete and reinforced concrete products. SUBSTANCE: alkylarylsulfonate additive is introduced into compositions of cement concretes and solutions based on petrochemical industry waste, and alkylarylsulfonate additive comprises sodium salts of alkylarylsulfonic acids containing admixture of sodium alkylsulfates, olefin polymerization products and also asphaltene- resin and polymeric agents. EFFECT: improved properties of cement concrete. 3 tbl

Description

Изобретение относится к области строительных материалов, в частности к добавкам для бетонных смесей, называемым поверхностно-активными веществами (ПАВ) и используемым для изготовления бетонных и железобетонных изделий. The invention relates to the field of building materials, in particular to additives for concrete mixtures, called surface-active substances (surfactants) and used for the manufacture of concrete and reinforced concrete products.

Известен состав добавки [А.с. N 2041863 Химическая добавка в бетоны], который включает в себя суперпластификатор C-3, алкилсульфат и отход производства белково-витаминных концентратов. Known composition of the additives [A. N 2041863 Chemical additive in concrete], which includes the superplasticizer C-3, alkyl sulfate and waste protein-vitamin concentrates.

Однако эта добавка имеет следующие недостатки:
- сырье, из которого получают отход, имеется в отдельных регионах и в незначительном количестве. Кроме того, не установлена прямая зависимость между снижением водоцементного отношения и повышением прочности бетона;
- несоответствием между прочностью на сжатие и прочностью на изгиб.However, this additive has the following disadvantages:
- the raw materials from which the waste is obtained are available in certain regions and in small quantities. In addition, there is no direct relationship between a decrease in the water-cement ratio and an increase in the strength of concrete;
- mismatch between compressive strength and flexural strength.

Известна также добавка этого класса [заявка ФРГ N 2803923 МКИ C 04 В 13/28 Химическая добавка], где при производстве добавки, кроме основной химической технологии, требуется дополнительный процесс конденсации и сульфирования. An additive of this class is also known [application of Germany N 2803923 MKI C 04 B 13/28 Chemical additive], where during the production of the additive, in addition to the basic chemical technology, an additional process of condensation and sulfonation is required.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является добавка в цементный бетон, содержащая натриевые соли алкиларилсульфокислот с примесью алкилсульфатов натрия и сульфат натрия (см. кн. Гаджилы Р. А. и др. Использование продуктов и отходов нефтехимии в строительстве.- Баку: Азер. гос. изд-во, 1987, с. 8, 28). The closest in technical essence and the achieved result is an addition to cement concrete containing sodium salts of alkylarylsulfonic acids mixed with sodium alkyl sulfates and sodium sulfate (see Prince Gadzhili R.A. et al. Use of petrochemical products and waste in construction. - Baku: Azer State Publishing House, 1987, p. 8, 28).

Целью изобретения является получение добавки в бетон и раствор, обладающей пластифицирующими и воздухововлекающими свойствами. The aim of the invention is to obtain an additive in concrete and mortar with plasticizing and air-entraining properties.

Поставленная цель достигается тем, что в составы цементных бетонов и растворов вводится алкиларилсульфонатная добавка (ААСД) на основе отходов нефтехимического производства, и тем, что в составе ААСД содержатся натриевые соли алкиларилсульфокислот, а также продукты полимеризации олефинов, асфальтеносмолистые и другие полимерные вещества. This goal is achieved by the fact that an alkylarylsulfonate additive (AASD) based on petrochemical production wastes is introduced into the compositions of cement concrete and mortars, and by the fact that the AASD contains sodium salts of alkylarylsulfonates, as well as polymerization products of olefins, asphaltene-resinous and other polymeric substances.

ААСД получают сульфированием тяжелой смолы пиролиза с установки пиролиза этилена отработанной серной кислотой. AASD is obtained by sulfonation of a heavy pyrolysis resin from an ethylene pyrolysis unit with spent sulfuric acid.

Основу тяжелой смолы пиролиза составляют ароматические соединения с небольшой примесью парафинонафтеновых углеводородов, а также асфальтеносмолистых и полимерных веществ [Добавки в бетон. Справочное пособие. Под ред В.С. Рамачадрана]. The basis of the heavy pyrolysis resin is aromatic compounds with a small admixture of paraffin-naphthenic hydrocarbons, as well as asphalt-resinous and polymeric substances [Additives in concrete. Reference manual. Edited by V.S. Ramachadrana].

В процессе сульфирования пиролизной смолы протекает реакция образования алкиларилсульфокислот:

Полученную массу нейтрализуют раствором едкого натра с получением натриевых солей алкиларилсульфокислот:

Параллельно протекают побочные реакции, связанные с наличием олефинов в смоле - сульфатирование и полимеризация олефинов.In the process of sulfonation of the pyrolysis resin, the reaction of the formation of alkylaryl sulfonic acids proceeds:

The resulting mass is neutralized with a solution of sodium hydroxide to obtain sodium salts of alkylaryl sulfonic acids:

In parallel, side reactions occur associated with the presence of olefins in the resin - sulfation and polymerization of olefins.

Полученная добавка обладает свойствами ПАВ, так как молекула основного продукта данной добавки - натриевой соли алкиларилсульфокислоты - состоит из гидрофобной и гидрофильной частей, то есть снижает поверхностное натяжение растворов. The resulting additive has surfactant properties, since the molecule of the main product of this additive, the sodium salt of alkylaryl sulfonic acid, consists of hydrophobic and hydrophilic parts, that is, it reduces the surface tension of solutions.

Присутствие алкиларилсульфонатов натрия оказывает пластифицирующее и воздухововлекающее действие на растворно-бетонную смесь, в результате чего в процессе гидратации формируется микроструктура цементного камня. The presence of sodium alkylaryl sulfonates has a plasticizing and air-entraining effect on the mortar-concrete mixture, as a result of which the cement stone microstructure is formed during hydration.

Микроструктура цементного камня с добавкой характеризуется наличием пакетов более тонких, чем эттрингита, вероятно, за счет адсорбции добавки преимущественно на поверхности трехкальциевого алюмината (система C₃A-CaSO₄2H₂O в присутствии 0,25% добавки). Отмечена менее пористая компактная структура цементного камня за счет формирования более дисперсных структур из гидратных фаз.The microstructure of the cement stone with the additive is characterized by the presence of packets thinner than ettringite, probably due to the adsorption of the additive mainly on the surface of tricalcium aluminate (C ₃ A-CaSO ₄ 2H ₂ O system in the presence of 0.25% additive). A less porous compact structure of cement stone was noted due to the formation of more dispersed structures from hydrated phases.

Присутствие сульфатов натрия повышает растворимость натриевых солей алкиларилсульфокислот, что позволяет использовать добавку в виде водных растворов. The presence of sodium sulfates increases the solubility of sodium salts of alkylaryl sulfonic acids, which allows the use of the additive in the form of aqueous solutions.

Присутствие полимерных и смолистых веществ влияет на повышение водо- и коррозиестойкости бетона и раствора в условиях эксплуатации. The presence of polymeric and resinous substances affects the increase in water and corrosion resistance of concrete and mortar under operating conditions.

Введение в состав бетонной смеси ААСД осуществляется с целью:
- снижения расхода цемента;
- улучшения технологических свойств бетонной смеси (удобоукладываемость, однородность, нерасслаиваемость):
- регулирования потери подвижности бетонной смеси во времени, скорость процессов схватывания, твердения и тепловыделения;
- регулирования пористости бетонной смеси и бетона.Introduction to the composition of concrete mix AASD is carried out with the aim of:
- reduce cement consumption;
- improving the technological properties of the concrete mixture (workability, uniformity, immiscibility):
- regulation of the loss of mobility of the concrete mixture over time, the rate of setting, hardening and heat release processes;
- regulation of the porosity of the concrete mixture and concrete.

Были приготовлены составы бетонов марок 200 и 300 со следующими составами бетонных смесей при использовании рядовых заполнителей и обычного портландцемента. Concrete compositions of grades 200 and 300 were prepared with the following concrete mixes using ordinary aggregates and conventional Portland cement.

Из результатов таблиц 1,2,3 следует, что наиболее ярко выраженный эффект заключается в повышении пластичности и удобообрабатываемости бетонных смесей, то есть добавку можно классифицировать как суперпластификатор многоцелевого полифункционального действия. From the results of tables 1,2,3 it follows that the most pronounced effect is to increase the ductility and workability of concrete mixtures, that is, the additive can be classified as a superplasticizer of multipurpose multifunctional action.

Ориентировочно количество ААСД в тяжелые бетоны марок по прочности 20 и выше составляет 1...1,5% в расчете на сухое вещество от массы цемента в тяжелые бетоны меньших марок и легкие бетоны на пористых заполнителях количество ААСД в расчете на сухое вещество - 0,2...1,0% от массы цемента. The approximate amount of AASD in heavy concretes of grades with a strength of 20 and higher is 1 ... 1.5% based on dry matter of the mass of cement in heavy concretes of smaller grades and light concrete on porous aggregates, the amount of AASD per dry matter is 0, 2 ... 1.0% by weight of cement.

Claims

A chemical additive in cement concrete, including sodium salts of alkylarylsulfonic acids mixed with sodium alkyl sulfates, sodium sulfate, characterized in that it additionally contains polymerization products of olefins, asphaltene-resinous and polymeric substances, and the additive is introduced in an amount of 0.2 - 1.5% by weight of cement in terms of dry matter.