高性能复合助磨剂的制备与性能研究-田陆飞

1、试验原材料及试验方法
1.1 试验原材料 (1) 采用山东水泥厂生产的硅酸 盐水泥熟料，其化学成分如表 1 所示。 石膏来源于山东水泥厂，其成分如表 1 所示。
表 1 熟料和石膏的化学成分
组成 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 f-CaO Loss 结晶水与附着水
熟料 21.54 4.81 3.20 64.71 2.81 0.63 0.86 0.60
42
1
2
79.43
99.78
17.99%和 19.46%，28d 强度分别提高
52
2
3
73.52
82.43
5.15%和 11.71%。分析结果表明：添加
62
3
1
64.75
90.17
高性能醇胺类复合助磨剂后，提高了
73
1
3
80.42
106.34
水泥的细度，使水泥颗粒的比表面积
83
2
1
73.89
80.78
这些助磨剂大部分属于有机表面活性 多元醇 M、多元醇 N 复配来制备高效
物质。三乙醇胺是极性很强的醇胺， 复合助磨剂。
水溶液呈碱性，能够螯合水泥中的金 属离子与矿物质相互作用，通常与多 元醇复配，对水泥有一定的助磨效果， 并且能够提高水泥的早期强度，但是 其成本较高，且来源短缺。然而三异 丙醇胺与三乙醇胺、多元醇相比，在 分散性、各龄期增强、应用条件和价
表 2 正交试验因素水平试验表
A(三乙醇胺)/%
B(M:N)
C(三异丙醇胺)/%
1
0.015
7:3
0.005
2
0.020
6:4
0.010
3
0.025
5:5
0.015
2、试验结果与分析
2.1 复合助磨剂的助磨效果 按照正交设计表设计试验，分别 测定不同试验方案试样的标准稠度需 水量、比表面积、粒度分布，其测试 结果如表 3 所示。 比表面积是水泥颗粒平均粒径的 反应，从表 3 可以看出，添加助磨剂 的试样的比表面积基本都增大，其中 第四组与第七组跟空白样相比分别提 高 5.6%、8.2%，表现出良好的助磨效 果。然而比表面积反应的只是水泥试 样的平均情况，对于水泥颗粒的粒径 分布不能很好的表示，因为同一个比 表面积可能是具有较大的平均粒径和 较宽的粒径分布，也可能是具有较小 的平均粒径和窄的粒径分布。因此需 要反应水泥颗粒的粒度分布情况。 从表 3 水泥颗粒的粒度分布可以
量/%
80μm
0
24.1 342
5.5
52.4
29.6
8.3
4.2
1
1
1
1
24.3 345
5.5
50.3
28.4
11.9
3.9
2
1
2
2
24.4 346
5.6
54.5
28.7
7.9
3.3
3
1
3
3
24.6 345
7.5
55.1
26.3
8.1
3.0
4
2
1
2
24.9 361
8.7
56.7
24.3
7.9
2.4
ABC
号
3d
28d
从表 4 可以看出，添加不同配比 0
67.32
98d 强度影
1
1
1
1
66.8
87.48
响不同，掺加助磨剂后，多组试样的
21
2
2
74.62
94.37
3d 和 28d 强度跟空白样相比明显提高， 3 1 3 3 68.73
95.24
其中第四组和第七组 3d 强度分别提高
The Study on Preparation and Properties of the Composite and
High Grinding Aid
TIAN Lufei,LIU Ling, LIU Nannan, GAO Chune (Shandong Guangxin Engineering Testing Co., Ltd Jinan 250002, China) Abstract: According to the orthogonal design method, the triethanolamine, polyatomic alcohol M and polyatomic alcohol N and triisopropanolamine were tried to compose as a mixed grinding aid. The specific surface area and size distribution of the cement were tested by using the Boshi permometer and laser granule size instrument. The strength of the cement were tested. And the optimal scheme was obtained. The grinding-aiding mechanism was analysed by using the test methods, such as XRD and SEM. The results show that it can improve the specific surface area of cement by adding the grinding aid, and make the particles increase, and improve the strength of the cement. The optimum scheme was that triethanolamine is 0.025%, M:N is equal to 7:3, when polyatomic alcohol M and polyatomic alcohol N are 0.020%. triisopropanolamine 0.015%. 3 day strength can be increased by 19.46%. Key Words: Grinding Aid; triethanolamine; triisopropanolamine; orthogonal design
在水泥生产中，提高粉磨效率的 格上具有诸多的优势，因此将三异丙
方法之一是在粉磨过程中加入少量的 醇胺引入到该体系中既能起到助磨的
水泥助磨剂来改善水泥的粉磨效率。 作用，又能增加水泥的强度。为了充
目前，研究最多的助磨剂是胺类[1]、多 分发挥各种组分的作用，并降低成本，
元醇、醇胺类[2-6]、复合型助磨剂[7]， 本论文选用三乙醇胺、三异丙醇胺、
高性能复合助磨剂的制备与性能研究
田陆飞，刘玲，刘囡囡，高春娥 (山东广信工程试验检测有限公司，山东 济南 250002) 摘要：利用正交设计方法，对影响因素三乙醇胺、多元醇 M 和多元醇 N、三异 丙醇胺设计试验，通过勃氏透气仪、激光粒度分析仪测试掺加助磨剂后水泥的比 表面积和粒度分布，并测试水泥净浆强度，采用 XRD、SEM 测试方法，分析助 磨机理，得到最优方案。结果表明：掺加适量助磨剂能够提高水泥颗粒的比表面 积，使 3-32μm 粒径的颗粒增多，并能提高水泥石的强度；助磨剂掺量的最佳方 案是：三乙醇胺掺量为 0.025%，M 和 N 的总掺量为 0.020%，其中 M:N 为 7:3， 三异丙醇胺的掺量为 0.015%，3d 强度能够提高 19.46%。 关键词：助磨剂；三乙醇胺；三异丙醇胺；正交设计 中图分类号：TQ172.463 文献标识码：A
增大，促进了水泥的水化，形成较多
93
3
2
79.50
93.57
的水化产物，水化程度完全，使结构
表 5 净浆强度极差分析
项目
A
B
C
项目
A
B
C
3d
K1
70.05 75.55 68.48
28d
K1
92.36 97.87 86.14
抗
K2
72.57 74.01 77.85
抗
K2
90.79 85.86 95.91
看出，加入水泥助磨剂后，水泥颗粒 的粒度分布发生了变化，加入助磨剂 后，水泥小颗粒数量有增加的趋势， 相应的大颗粒有减小的趋势。其中第 四组和第六组中，对水泥强度起决定 作用的 3-32μm 粒径的颗粒显著增多， 分别提高 8.2%、18.9%。
从表 3 还可以看出，添加助磨剂 对水泥标准稠度需水量也有一定的影 响。水泥的需水量跟水泥细颗粒的含 量和助磨剂的分散作用有关。当水泥 颗粒的细度提高时，水泥颗粒的比表 面积增大，包裹水泥颗粒表面的用水 量相应的增加，同时细颗粒的团聚也 会包裹一定的水分，使包裹的水分不 能参与水化反应，从而造成水泥标准 稠度需水量的增加。除此之外，添加
的助磨剂属于高分散、强吸附的表面 作用力，使颗粒的流动性增大。因此， 活性剂，其能够定向吸附与水泥颗粒 水泥的标准稠度需水量是由水泥颗粒 的表面，破坏水泥颗粒的团聚现象， 的细度和助磨剂共同决定的。 也会由于颗粒间的静电斥力削弱相互
表 3 试验结果
标准 比表面
颗粒分布/%
稠度
编号
A
B
C
积
需水
＞
/m2/kg ＜3μm 3-32μm 32-65μm 65-80μm
A3B1C3(即第七组试验)。表 6 是理论 最优方案与正交设计试验表中最优方
致密，从而提高了水泥石的强度。
案的水泥净浆强度。从表 6 可以看出：
表 4 正交试验结果
方案 A3B1C3 的 3d 强和 28d 强度都高 于方案 A3B1C2 的强度，因此得到最 优的方案为 A3B1C3。