引言

我國經濟發展已由高速增長階段轉為高質量發展階段，水泥行業也走向低碳環保的高質量發展之路，面對競爭日趨激烈的市場環境，如何在改善水泥性能、降低生產成本的基礎上實現綠色低碳發展是水泥企業關注的重點課題。水泥企業在礦山開采中產生的低品位石灰石，常常被用作水泥混合材，但石灰石是非活性材料，隨著石灰石摻量增加，水泥強度會受影響，利用助磨劑可有效提高水泥強度，開展助磨劑對不同石灰石摻量水泥的性能影響研究，提高石灰石摻量，不僅可降低水泥生產成本，提高經濟效益，還可實現廢棄資源的高效利用。

1.1 試驗原料

試驗所用水泥熟料及混合材來自某水泥子公司，試驗用砂為標準砂，試驗用水為自來水。助磨劑是以醇胺及其改性物為主要成分并結合有機小分子物質以及無機鹽自制而成。

1.2 試驗方法

(1)助磨劑配制：由于助磨劑組分中醇胺類起主要作用，故選取常用三種醇胺類改變其摻量，保持其他成分不變，配制三組助磨劑，編號分別為助磨劑S1、S2、S3，在物料粉磨時加入，分別研究其對小磨樣物理性能的影響。助磨劑各成分如表1。

(2)物料粉磨：SM500標準水泥試驗磨，物料5kg，助磨劑在粉磨時加入，摻量均為1‰，水泥空白樣比表控制在(400±15)m2/kg，試驗樣小磨時間與空白樣保持一致。兩種水泥小磨樣物料配比如表2。

(3)樣品檢測：分別對空白樣、試驗樣開展45μm篩余、水泥標準稠度用水量及強度檢測，45μm篩余依據GB/T 1345-2005；水泥標準稠度用水量依據GB/T1346-2011；水泥膠砂強度依據GB17671-2021。

2.1 助磨劑對低石灰石摻量的水泥性能的影響

試驗結果如表3、4。

從表4可以看出，助磨劑S1的助磨效果較好，是因為復配成分中甘油含量較S2、S3高。甘油分子中所含羥基較多，并且三個羥基均勻對稱裸露在外，有利于在水泥顆粒上的吸附及流動，具有較好的助磨效果。助磨劑S2對稠度影響較大，且復配成分中三乙醇胺含量較S1、S2高，說明三乙醇胺會大大地增加物料需水量，對水泥適應性也不利，需要合理控制其摻量。

在提高強度方面，助磨劑S3提高早期和后期強度效果都較好，是因為復配組分中助磨劑S3中二乙醇單異丙醇胺含量較S1、S2高。二乙醇單異丙醇胺分子上含有兩個羥乙基，一個羥異丙基。羥乙基在早期起到加快水泥水化的作用，而羥異丙基在后期起到加快水泥水化的作用，所以二乙醇單異丙醇胺不僅能提高前期強度，還能提高后期強度。而對比助磨劑S2和S3的成分配比及小磨樣的早期強度可以看出，在相同的醇胺類摻量下，三乙醇胺提高早期強度較二乙醇單異內醇胺好，是由于前者分子上含有三個羥乙基，較后者多。

綜合對比所有物理性能影響，助磨劑S3既有很好的提強效果，又對稠度影響較小，說明此成分配比對低石灰石摻量水泥較適用。

2.2 助磨劑對高石灰石摻量的水泥性能的影響

試驗結果如表5、6。

從表5、6中可以看出助磨劑S1、S2、S3對提高高石灰石摻量的水泥的后期強度效果一般，且稠度影響較大，不能滿足要求。這可能是由于石灰石后期強度較低且需水量較大導致的，需要根據其特性優化助磨劑醇胺類成分及配比。

根據上述試驗結果，改變醇胺類成分及摻量，復配兩組助磨劑助磨劑S4、S5，摻量都為1‰，其成分配比如表7。

按照上述相同的試驗方法制備小磨樣，小磨樣配比依據表3，其中試驗樣摻入的助磨劑分別為S4、S5，對應小磨樣品編號為L4、L5，其他成分配比保持不變。小磨樣進行45μm細度、稠度及3d、28d強度檢測。試驗檢測結果如表8、9。

表9與表6對比可知，助磨劑S4、S5對稠度影響小，這是由于降低了三乙醇胺的摻量，且兩者提高后期強度的效果較助磨劑S1、S2、S3好，說明增加三異丙醇胺或二乙醇單異丙醇胺含量可以提高水泥后期強度。而對比助磨劑S4、S5可以看出，助磨劑S4提高后期強度較好，這是由于三異丙醇胺分子上含有三個羥異丙基，具有明顯地加快水泥后期水化的作用。故綜合性能考慮助磨劑S4成分配比對高石灰石摻量的水泥較適用。

(1)復配助磨劑S3適用于低石灰石摻量(6%)的水泥，能降低物料細度1.9%，提高3d抗壓強度2.6MPa，提高28d抗壓強度4.8MPa。

(2)復配助磨劑S4適用于高石灰石摻量(20%)的水泥，能降低物料細度1.0%，提高3d抗壓強度3.1MPa，提高28d抗壓強度6.5MPa。

(3)不同石灰石摻量的水泥適用的助磨劑不同，需要根據其配比改變助磨劑復配組分及摻量。在石灰石摻量提高時需要降低對稠度影響較大的組分摻量，如三乙醇胺；同時需要提高對后期強度增強效果較好的組分摻量，如三異丙醇胺或二乙醇單異丙醇胺。

作者：楊丹，鄒興芳，胡玉婷，陳杉

所屬：中國葛洲壩集團水泥有限公司

來源：《中國水泥》

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