引言

水泥生產需加入助磨劑來抵消靜電吸附達到提高產量和節能減排的目的。助磨劑成分主要以醇胺類、多羥基類、緩凝組分和早強無機物組成。極性基團的數量越多，有機物的助磨性能越好，帶羧基的有機物助磨性能差。發現水泥中加入醇胺類物質，不僅優化水泥顆粒分布，還和Ca2+、Fe2+螯合促進離子溶解和鋁酸鈣(C₃A)和鐵鋁酸鈣(C₄AF)的早期水化。TIPA能夠與C₄AF中的Fe3+絡合，促進其水化。

高爐礦渣是一種高溫易熔的混合物，其主要化學成分與熟料相比，含鈣量相對比較低，硅含量高，火山灰活較高凹。就水泥顆粒級配而言，0～3μm的顆粒決定水泥的1d強度，3～24μm決定3d強度，3～32μm的顆粒決定28d強度，45～60μm的顆粒對強度貢獻值比較小，大于60μm對強度幾乎無作用，只起填充作用。受硬度的影響，礦渣的加入會優化水泥顆粒級配。因此水泥體系中會加入部分礦渣共同粉磨。

因此選擇不同叔醇胺類助磨劑，探討其對熟料-礦渣硅酸鹽體系性能的影響，為尋找一種適應熟料-礦渣硅酸鹽體系的助磨和提強效果好的助磨劑做一定的基礎。

1.1 實驗材料

硅酸鹽水泥熟料、礦渣和石膏均取自燕東水泥有限公司。熟料和礦渣的化學組成見表1。石膏為天然二水石膏(CaSO₄・2H₂O)，結晶水含量為17.05%，SO₃含量為44%。

叔醇胺類物質分別為三乙醇胺(TEA)、一乙醇二異丙醇胺(EDIPA)、二乙醇單異丙醇胺(DEIPA)和三異丙醇胺(TIPA)，其化學結構見圖1。其中各叔醇胺的折固摻量為0.015%。

1.2 實驗方法

(1)硅酸鹽水泥的粉磨:熟料粉磨前先用顎式破碎機進行破碎至粒徑＜7mm。按不同比例稱量5kg物料(熟料+礦渣+石膏)，加入不同品種和不同摻量的助磨劑，于Ф500mm×500mm標準水泥試驗磨中粉磨20min，出料的時間為3min。出料的礦渣硅酸鹽水泥過0.6mm標準篩，用于相關性能測試。其物料配比見表2。其中礦渣分別替代熟料0%、25%和50%。

表2 硅酸鹽水泥物料配比

(2)粒度分布測試:礦渣硅酸鹽水泥的顆粒分布采用濟南微納激光粒度分布測定儀測試。測試前，水泥樣需在#06條件下烘干3h，以脫去水分。測試時，稱取22~33g水泥樣品，保持遮光比在10%~22%，設置測試次數為15次。

(3)篩余量測試：根據GB/T1345-2005《水泥細度檢驗方法篩析法》進行測試，采用FSY-150B水泥細度負壓篩析儀測定80μm的篩余量。

(4)水泥標稠需水量測試：參照GB/T1344-201#水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》進行測試。

(5)水泥膠砂抗壓強度測試:參照GB/T#671 -#99《水泥膠砂強度檢驗方法》進行測試。分別測試硅酸鹽水泥的3d和28d的膠砂抗壓強度。

2.1 不同叔醇胺對硅酸鹽水泥粒度分布的影響

不同叔醇胺對不同礦渣摻量的硅酸鹽水泥的粒度分布的影響，見表3。由表3可知，隨著礦渣摻量的提高，硅酸鹽水泥0~3μm和3~32μm粒度含量逐漸降低32~65μm含量逐漸提高，即礦渣易磨性相對較差。不同叔醇胺的加入會不同程度提高0~3μm和3~32μm含量，降低32~65μm含量。從3~32μm含量來看四種叔醇胺助磨劑的細化水泥顆粒的能力為DEIPA>EDIPAnTEA>TIPA。這可能與4種叔醇胺物質的極性有關。

2.2 不同叔醇胺對硅酸鹽水泥篩余量的影響

不同叔醇胺對80μm篩余量的影響結果見圖2。由圖2可知，隨著礦渣摻量的增加，80μm篩余量出現不同程度增加；當加入不同叔醇胺類助磨劑時，88μm篩余量都呈現不同程度的降低，其中DEI-PA降低篩余量的能力最強，當礦渣摻量為0%時:80μm篩余量降低26%當礦渣摻量為25%時：80μm篩余量降低16%;當礦渣摻量為50%時：80μm篩余量降低16%。從80μm篩余量上來看，4種叔醇胺的助磨能力最大的是DEIPA，EDIPA次之，TI-PA最差。

2.3 不同叔醇胺對硅酸鹽水泥需水量的影響

不同叔醇胺對水泥需水量的影響見圖3。由圖3可知，隨著礦渣摻量的增加，水泥標稠需水量逐漸增加，當礦渣摻量為50%時，標稠需水量比礦渣摻量0%時增加2%；叔醇胺的加入會不同程度增加水泥標稠需水量，其中增加最大的是EDIPA，需水量達276%(S-50)，比空白提高0.8%(S-50)。

圖4 不同叔醇胺對膠砂抗壓強度的影響

2.4 不同叔醇胺對硅酸鹽水泥力學性能的影響

不同叔醇胺對硅酸鹽水泥3d和28d膠砂抗壓強度的影響見圖4。由圖4可知，隨著礦渣摻入量的增加水泥3d和28d抗壓強度呈降低趨勢。由圖4 (1)可知，當礦渣摻量為0%時，DEIPA早強效果最好3d強度達22MPa，比空白高4.5MPa;當礦渣為25%和50%時，TEA的早強效果最好，3d強度達25MPa和22MPa，分別比空白提高3MPa和25MPa。由圖4(2)可知，提高28d強度最明顯的是DEIPA，當礦渣摻量為0%時，28d強度為50MPa，比空白提高5MPa；當礦渣摻量為25%時，22d強度為54MPa，比空白提高4MPa；當礦渣摻量為50%時，28d強度為48MPa，比空白提高3MPa。提高28d強度最不明顯的是TEA，礦渣摻量為0%、25%和50%時分別只比空白提高1MPa左右。

本文主要研究了TEA、DEIPA、EDIPA和TIPA四種叔醇胺對不同礦渣摻量下硅酸鹽水泥的粒度分布、篩余量、需水量和強度的影響。

從粒徑分布和篩余量方面來看，四種叔醇胺的助磨能力大小為DEIPA>EDIPArTEA>TIPA。隨著礦渣摻量的增加，水泥標稠需水量逐漸增加，叔醇胺的加入會不同程度增加水泥標稠需水量，其中增加最大的是EDIPA，需水量達27.5%(S-50)，比空白提高0.5%(S-55)。

礦渣摻量為0%時，DEIPA早強效果最好，3d強度達28MPa，比空白高45MPa；當礦渣為25%和50%時，TEA的早強效果最好，3d強度達25MPa和22MPa，分別比空白提高3MPa和25MPa。提高28d強度最明顯的是DEIPA，當礦渣摻量為0%時，28d強度為55MPa，比空白提高5MPa；當礦渣摻量為25%時，28d強度為54MPa，比空白提高4MPa;當礦渣摻量為50%時，28d強度為48MPa，比空白提高3MPao提高28d強度最不明顯的是TEA，礦渣摻量為0%、25%和50%時分別只比空白提高1MPa左右。

作者：逢建軍，徐美清，鐘國才，閔書孟，李文科，鐘明云

來源：《重慶富皇建筑工業化制品有限公司；重慶綠色建筑材料工程技術研究中心》

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