引言

水泥生產(chǎn)需加入助磨劑來(lái)抵消靜電吸附達(dá)到提高產(chǎn)量和節(jié)能減排的目的。助磨劑成分主要以醇胺類(lèi)、多羥基類(lèi)、緩凝組分和早強(qiáng)無(wú)機(jī)物組成。極性基團(tuán)的數(shù)量越多，有機(jī)物的助磨性能越好，帶羧基的有機(jī)物助磨性能差。發(fā)現(xiàn)水泥中加入醇胺類(lèi)物質(zhì)，不僅優(yōu)化水泥顆粒分布，還和Ca2+、Fe2+螯合促進(jìn)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(luò)合，促進(jìn)其水化。

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

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

1.1 實(shí)驗(yàn)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(xué)組成見(jiàn)表1。石膏為天然二水石膏(CaSO₄・2H₂O)，結(jié)晶水含量為17.05%，SO₃含量為44%。

叔醇胺類(lèi)物質(zhì)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(xué)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。其中各叔醇胺的折固摻量為0.015%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

(1)硅酸鹽水泥的粉磨:熟料粉磨前先用顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎至粒徑＜7mm。按不同比例稱(chēng)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(biāo)準(zhǔn)水泥試驗(yàn)?zāi)ブ蟹勰?0min，出料的時(shí)間為3min。出料的礦渣硅酸鹽水泥過(guò)0.6mm標(biāo)準(zhǔn)篩，用于相關(guān)性能測(cè)試。其物料配比見(jiàn)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(cè)試:礦渣硅酸鹽水泥的顆粒分布采用濟(jì)南微納激光粒度分布測(cè)定儀測(cè)試。測(cè)試前，水泥樣需在#06條件下烘干3h，以脫去水分。測(cè)試時(shí)，稱(chēng)取22~33g水泥樣品，保持遮光比在10%~22%，設(shè)置測(cè)試次數(shù)為15次。

(3)篩余量測(cè)試：根據(jù)GB/T1345-2005《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法》進(jìn)行測(cè)試，采用FSY-150B水泥細(xì)度負(fù)壓篩析儀測(cè)定80μm的篩余量。

(4)水泥標(biāo)稠需水量測(cè)試：參照GB/T1344-201#水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。

(5)水泥膠砂抗壓強(qiáng)度測(cè)試:參照GB/T#671 -#99《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。分別測(cè)試硅酸鹽水泥的3d和28d的膠砂抗壓強(qiáng)度。

2.1 不同叔醇胺對(duì)硅酸鹽水泥粒度分布的影響

不同叔醇胺對(duì)不同礦渣摻量的硅酸鹽水泥的粒度分布的影響，見(jiàn)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(duì)較差。不同叔醇胺的加入會(huì)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(lái)看四種叔醇胺助磨劑的細(xì)化水泥顆粒的能力為DEIPA>EDIPAnTEA>TIPA。這可能與4種叔醇胺物質(zhì)的極性有關(guān)。

2.2 不同叔醇胺對(duì)硅酸鹽水泥篩余量的影響

不同叔醇胺對(duì)80μm篩余量的影響結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知，隨著礦渣摻量的增加，80μm篩余量出現(xiàn)不同程度增加；當(dāng)加入不同叔醇胺類(lèi)助磨劑時(shí)，88μm篩余量都呈現(xiàn)不同程度的降低，其中DEI-PA降低篩余量的能力最強(qiáng)，當(dāng)?shù)V渣摻量為0%時(shí):80μm篩余量降低26%當(dāng)?shù)V渣摻量為25%時(shí)：80μm篩余量降低16%;當(dāng)?shù)V渣摻量為50%時(shí)：80μm篩余量降低16%。從80μm篩余量上來(lái)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(duì)硅酸鹽水泥需水量的影響

不同叔醇胺對(duì)水泥需水量的影響見(jiàn)圖3。由圖3可知，隨著礦渣摻量的增加，水泥標(biāo)稠需水量逐漸增加，當(dāng)?shù)V渣摻量為50%時(shí)，標(biāo)稠需水量比礦渣摻量0%時(shí)增加2%；叔醇胺的加入會(huì)不同程度增加水泥標(biāo)稠需水量，其中增加最大的是EDIPA，需水量達(dá)276%(S-50)，比空白提高0.8%(S-50)。

圖4 不同叔醇胺對(duì)膠砂抗壓強(qiáng)度的影響

2.4 不同叔醇胺對(duì)硅酸鹽水泥力學(xué)性能的影響

不同叔醇胺對(duì)硅酸鹽水泥3d和28d膠砂抗壓強(qiáng)度的影響見(jiàn)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(qiáng)度呈降低趨勢(shì)。由圖4 (1)可知，當(dāng)?shù)V渣摻量為0%時(shí)，DEIPA早強(qiáng)效果最好3d強(qiáng)度達(dá)22MPa，比空白高4.5MPa;當(dāng)?shù)V渣為25%和50%時(shí)，TEA的早強(qiáng)效果最好，3d強(qiáng)度達(dá)25MPa和22MPa，分別比空白提高3MPa和25MPa。由圖4(2)可知，提高28d強(qiáng)度最明顯的是DEIPA，當(dāng)?shù)V渣摻量為0%時(shí)，28d強(qiáng)度為50MPa，比空白提高5MPa；當(dāng)?shù)V渣摻量為25%時(shí)，22d強(qiáng)度為54MPa，比空白提高4MPa；當(dāng)?shù)V渣摻量為50%時(shí)，28d強(qiáng)度為48MPa，比空白提高3MPa。提高28d強(qiáng)度最不明顯的是TEA，礦渣摻量為0%、25%和50%時(shí)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(duì)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(qiáng)度的影響。

從粒徑分布和篩余量方面來(lái)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(biāo)稠需水量逐漸增加，叔醇胺的加入會(huì)不同程度增加水泥標(biāo)稠需水量，其中增加最大的是EDIPA，需水量達(dá)27.5%(S-50)，比空白提高0.5%(S-55)。

礦渣摻量為0%時(shí)，DEIPA早強(qiáng)效果最好，3d強(qiáng)度達(dá)28MPa，比空白高45MPa；當(dāng)?shù)V渣為25%和50%時(shí)，TEA的早強(qiáng)效果最好，3d強(qiáng)度達(dá)25MPa和22MPa，分別比空白提高3MPa和25MPa。提高28d強(qiáng)度最明顯的是DEIPA，當(dāng)?shù)V渣摻量為0%時(shí)，28d強(qiáng)度為55MPa，比空白提高5MPa；當(dāng)?shù)V渣摻量為25%時(shí)，28d強(qiáng)度為54MPa，比空白提高4MPa;當(dāng)?shù)V渣摻量為50%時(shí)，28d強(qiáng)度為48MPa，比空白提高3MPao提高28d強(qiáng)度最不明顯的是TEA，礦渣摻量為0%、25%和50%時(shí)分別只比空白提高1MPa左右。

作者：逢建軍，徐美清，鐘國(guó)才，閔書(shū)孟，李文科，鐘明云

來(lái)源：《重慶富皇建筑工業(yè)化制品有限公司；重慶綠色建筑材料工程技術(shù)研究中心》

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