水泥助磨剂性能测定方法的试验研究

2009.No.11编号

助磨剂

休止角/（°）

筛余/%

比表面积/（m 2/kg ）

品种

掺量/%

45μm 80μm Z 1046.39.5 3.5324.5Z 2M10.0340.4 2.8 2.3335.3Z 3M20.0442.1 4.5 2.6342.3Z 4

M3

0.5

42.5

6.0

2.8

335.3

0引言

在水泥生产中，助磨剂的研究与应用受到越来越

多的关注。在助磨剂的试验研究中，研究人员一般是先用实验室小磨进行实验室试验，然后初选效果较好的助磨剂用大磨进行验证试验。在研究中，不少研究人员发现小磨试验判断评定的结果和大磨试验的评定结果常有不同。本文进行了不同测定方法的对比试验，以此研究助磨剂效果的测定判断方法，以提高实验室小磨试验结果与大磨工业生产的可模拟性。

1

试验

1.1

主要原料

1)熟料:山水集团青岛分公司生产的水泥熟料。2)石膏：山水集团青岛分公司生产用石膏。

3)助磨剂：M1为三乙醇胺，M2为一种新型复合

助磨剂，M3为一种固体粉体助磨剂。

1.2主要试验仪器

1)Φ500mm ×500mm 实验室标准磨;2)日本日立S-2500扫描电子显微镜；3)LS 13320激光粒度分析仪；4)勃氏透气比表面积仪。1.3

试验过程

本试验共进行两组，其配比均为熟料∶石膏=95∶5，

第一组是为了研究不同品种及掺量的助磨剂对硅酸盐水泥性能影响的表征方法，掺量分别为M10.03%；

M20.04%；M30.5%。第二组是对M2进行最佳掺量研究（分别为0.02%、0.04%和0.06%），并与M1（掺量

为0.03%）进行助磨效果的比较。

按上述比例配好的试样分别称取5kg ，然后加入相应量的助磨剂用实验室小磨粉磨40min ，粉磨完毕后分别进行流动性、筛余、比表面积和颗粒级配测定，然后是水泥净浆强度(水灰比0.3）和砂浆强度（水灰比0.5）测定。

2

试验结果与分析

2.1

助磨效果表征方法的研究

对第一组水泥的一些粉体特性进行了测定，测定

结果见表1。

表1

助磨剂对普通硅酸盐水泥的助磨效果

水泥助磨剂性能测定方法的试验研究

王复生

（济南大学材料科学与工程学院，山东济南

250022）

摘要：研究了三种高效助磨剂对普通硅酸盐水泥性能的影响。结果表明：不同助磨剂对水泥颗粒的粒径分布、筛余、流动性，尤其是对粒径3～32μm 颗粒的含量以及水泥各龄期强度都有不同的影响。而对由透气法测得的勃氏比表面积无明显影响。水泥助磨剂的性能可用磨制的水泥的颗粒组成、45μm 筛余、流动性、强度来表征或评价。而勃氏比表面积不适宜用来表征助磨效果。同时对助磨剂作用微观机理也进行了探讨。关键词:水泥；助磨剂；性能

Abstract:The effect of three types of grinding aids on the performance of ordinary Portland cement was studied.The result showed that with different grinding aids the cement particle size distribution,sieve residues,fluidity of cement particles,especially the content of particles with size of 3-32μm and cement strength in each age would be varied considerably,while it had no obvious effect on specific surface area (Blaine method).The properties

of cement grinding aids could be evaluated by cement particles composition,45μm sieve residues and strength but excluding specific surface area (Blaine method).The micro-mechanism of function of grinding aids was also presented.Key words:cement;grinding aids;performance

First author's address:School of Materials Science and Engineering of Jinan University,Jinan 250022,Shandong,China

中图分类号：TQ172.463

文献标识码：A

文章编号：1002－9877（2009）11-0001-04

1--

2009.No.11

2.1.1休止角

从表1可以看出,与不加助磨剂的水泥试样相比,

加入助磨剂后水泥的休止角分别减小M1：5.9°，

M2：4.2°，M3：3.8°。由此可见，使用助磨剂使水泥的

流动性提高了。这主要是由于助磨剂是一种表面活性剂，它能够起到平滑剂的作用，改变了粉体颗粒之间的接触角和摩擦阻力。

2.1.2筛余

由表1可以看出，助磨剂的加入使45μm 和

80μm 筛筛余都减少，但45μm 筛筛余变化明显，而80μm 筛筛余变化区分度不大，对于比较助磨效果作用不大。因此，本试验证明采用45μm 筛筛余作为细

度的主要表征方法比采用80μm 筛筛余作为细度的主要表征方法好。

2.1.3勃氏比表面积

从表1可以看出，加入助磨剂的水泥比表面积相

对于未掺加助磨剂的水泥的有所提高，但提高的幅度仅有3.3%～5.5%。可见使用助磨剂后对由勃氏法测得的水泥比表面积影响不大。通过以前的分析与讨论，我们知道这几种助磨剂对水泥有显著的助磨作用。因此，不能单纯以勃氏比表面积值来表征助磨剂的助磨效果。

勃氏法测比表面积的原理是根据一定量的空气通过一定厚度的水泥层时所受阻力不同而引起流速的变化来测定水泥的比表面积。而助磨剂是一种表面活性剂，能够起到平滑剂的作用，从而改变了粉体颗粒之间的接触角和摩擦阻力。由此可知，助磨剂会使气体透过水泥层时所受阻力减小，从而使测得的水泥比表面积比实际的要低。

2.1.4水泥颗粒粒度组成与分布

为了更准确地表征水泥颗粒的分散程度，本次试

验将四种水泥试样，用LS 13320激光粒度分析仪进行分析测试，测定结果见表2。

由表2可以明显看出，加入助磨剂的水泥颗粒级配发生明显变化，细颗粒明显增多，平均粒径和中位粒径都减小了。而随加入助磨剂种类不同，水泥颗粒级配的变化程度也不同。尤其是22μm 以下的细颗粒含量增加明显，不掺加助磨剂的水泥Z 1为44.7%，而加入助磨剂的水泥Z 2、Z 3和Z 4的含量分别为

68.8%、51.4%和67.4%，分别增加了24.1%、6.7%和22.7%。由此可见，M1和M3助磨剂的助磨作用较好。这也可以从表2中平均粒径和中位粒径看出，掺加了M1、M2、M3助磨剂分别使平均粒径由73.17μm 降低到28.80μm 、48.88μm 和26.31μm 。而中位粒径由

27.25μm 减小到12.54μm 、21.82μm 和12.36μm 。由此

可见，M1和M3助磨剂的助磨效果更好。

表2

水泥颗粒的粒度分布

2.1.5强度

对Z 1、Z 2、Z 3、Z 4四种水泥样进行了净浆强度和砂

浆强度测定，其抗压强度测定结果如表3。

表3

助磨剂对水泥抗压强度和强度比的影响

从表3可以看出，几种助磨剂都不同程度地提高了水泥的早、后期抗压强度。无论是从净浆强度还是砂浆强度上来说，掺入M1助磨剂的水泥各龄期强度提高最明显，其对水泥强度的增强效果最好。

由此可以得出，M1助磨剂在提高水泥细度和强度上效果都是最好的。但是M1助磨剂成本较高，而

M2、M3助磨剂对强度的作用虽然没有M1助磨剂强，

但增强效果还是明显的。

另外，比较相同龄期的净浆和砂浆抗压强度比可以发现，两种强度的比值比较接近，故在一般试验条件下可以用净浆强度代替砂浆强度。因为净浆强度的测定试验过程操作简单而且成本较低。但在实际工厂生产检验中则以砂浆强度为标准。

粒径/μm

Z 1

Z 2

Z 3

Z 4

频率分布

/%累积分布

/%频率分布

/%累积分布

/%频率分布

/%累积分布

/%频率分布

/%累积分布

/%

0.000～1.149 5.42 5.429.589.58 6.57 6.579.379.371.149～5.11112.718.120.229.815.321.921.130.55.111～10.7810.929.016.145.911.833.716.046.510.78～22.7315.744.722.968.817.751.420.967.422.73～33.0110.855.58.677.410.061.49.576.933.01～47.947.362.87.284.67.568.98.084.947.94～101.114.777.59.093.613.382.28.893.7101.1～449.719.797.2 6.410017.8100 6.3100>449.7 2.8

100

100

100

100

平均粒径/μm 73.1728.8048.8826.31中位粒径/μm 27.2512.5421.8212.36计算比表面积/(m 2/kg)

353.5

586.9

419.2

586.9

编号

3d 28d 3d 28d Z 154.0/10076.0/10028.5/10051.4/100Z 274.2/137113.5/14937.9/13356.9/110Z 366.7/12489.0/11738.3/13456.1/109Z 4

66.0/122

81.6/107

34.0/119

56.5/110

净浆强度/（MPa/%）

砂浆强度/（MPa/%）

2--