一種增強(qiáng)型水泥助磨劑試驗研究

（山東中巖建材科技有限公司，山東 棗莊 277110）

0 前言

助磨劑是在水泥粉磨時加入水泥磨中起助磨作用的一種水泥外加劑，能夠顯著提高粉磨效率，降低單位水泥能耗。目前，水泥廠對助磨劑的需求不僅是提高水泥粉磨效率，而且更注重助磨劑對水泥強(qiáng)度增強(qiáng)的效果。

在目前的助磨劑配比中，主要使用三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺、三異丙醇胺醇胺等醇胺類材料來提高水泥的強(qiáng)度。隨著對水泥早期及后期強(qiáng)度的要求提高，醇胺類材料的摻量也不斷提高，已接近醇胺類材料最佳使用范圍的上限，同時醇胺類材料的成本較高，直接導(dǎo)致助磨劑的成本變高。使用具有提早強(qiáng)效果的硫氰酸鈉和能夠?qū)Υ及奉惍a(chǎn)生激發(fā)作用的醇酯混合物作為替代材料，能夠有效解決上述問題，提高助磨劑的增強(qiáng)效果[1-4]。

1 試驗

1.1 原材料

硅酸鹽水泥熟料、礦渣、爐渣和石膏均取自棗莊中聯(lián)水泥有限公司。熟料的化學(xué)組成如表1所示。石膏為天然二水石膏（CaSO4·2H2O），結(jié)晶水15.64%，SO3含量44%。

表1 水泥熟料的化學(xué)組成

所用三乙醇胺（TEA，濃度85%）工業(yè)級，福建特威；二乙醇單異丙醇胺（DEIPA，濃度85%）工業(yè)級，福建特威；醇酯混合物（PP，濃度70%）工業(yè)級，中科方華；硫氰酸鈉（濃度55%）工業(yè)級，泰山金塔。

1.2 試驗方法

熟料經(jīng)破碎后，加入直徑Φ500mm×500mm的實驗室小磨進(jìn)行粉磨，每次粉磨5.0kg，粉磨時間30min，出磨時間5min。制備得到P.C32.5空白水泥和P.O42.5水泥。采用助磨劑物理滴加方式成型水泥膠砂試樣，助磨劑摻量0.4‰，對比分析不同助磨劑對水泥3d、28d強(qiáng)度的影響。水泥膠砂抗折、抗壓強(qiáng)度參照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗方法》進(jìn)行測試。

小磨水泥物料配比見表2。

表2 小磨試驗水泥配比

2 結(jié)果與分析

2.1 硫氰酸鈉對水泥強(qiáng)度的影響

硫氰酸鈉(SN)能提高水泥的早期反應(yīng)速度，加快水泥漿體水化，增大水化放熱速率，可作為早強(qiáng)劑使用。在普通型醇胺類助磨劑基礎(chǔ)上添加SN復(fù)配一種增強(qiáng)型水泥助磨劑，進(jìn)一步提高水泥抗壓強(qiáng)度，并與普通型助磨劑做強(qiáng)度對比。SN摻量對水泥強(qiáng)度的影響見表3、表4。

表3和表4表明，助磨劑中摻加SN后能有效提高水泥的3d強(qiáng)度，對于P.C32.5水泥SN的提強(qiáng)效果更為明顯，3d強(qiáng)度最高增加2.2MPa。SN對于水泥28d抗壓強(qiáng)度略有提強(qiáng)效果，但隨SN摻量提高，水泥28d抗壓強(qiáng)度提高不明顯甚至倒縮。

表3 SN摻量對P.C32.5水泥強(qiáng)度的影響

表4 SN摻量對P.O42.5水泥強(qiáng)度的影響

由圖1分析SN摻量對P.C32.5水泥強(qiáng)度的影響曲線可知，水泥3d抗壓強(qiáng)度隨著SN摻量的增加而提高，但是當(dāng)SN摻量達(dá)到12%以后，水泥3d抗壓強(qiáng)度提高不明顯。由圖2可知，P.O42.5水泥3d強(qiáng)度會隨SN摻量增加先提高后降低，SN摻量在12%～16%時水泥3d抗壓強(qiáng)度最佳。由圖1、圖2綜合分析可知，隨著SN摻量增加，水泥28d強(qiáng)度先升后降甚至倒縮，在SN摻量在8%-12%時，水泥28d抗壓強(qiáng)度較好。因此，選定SN在助磨劑中的最佳使用摻量為12%，能使助磨劑有較明顯的強(qiáng)度提高效果。

圖1 SN摻量對P.C32.5水泥強(qiáng)度影響曲線

圖2 SN摻量對P.O42.5水泥強(qiáng)度影響曲線

2.2 醇酯混合物對水泥強(qiáng)度的影響

醇酯混合物（PP）表面活性很強(qiáng)，對醇胺類物質(zhì)具有一定的激發(fā)作用。將醇酯混合物（PP）按不同摻量替代三乙醇胺，分析PP摻量對水泥強(qiáng)度的影響，試驗結(jié)果見表5、表6所示。

表5 PP摻量對P.C32.5水泥強(qiáng)度的影響

由表5、表6可知，摻加PP替代三乙醇胺對水泥3d強(qiáng)度提高不明顯，最高提高值0.9MPa，也有部分實驗組3d強(qiáng)度出現(xiàn)倒縮；但是對于水泥28d強(qiáng)度提高效果顯著，最高能提高強(qiáng)度2.1MPa，說明PP對于水泥28d強(qiáng)度具有較好的激發(fā)作用。

表6 PP摻量對P.O42.5水泥強(qiáng)度的影響

醇酯混合物（PP）摻量對水泥強(qiáng)度的影響曲線見圖3、圖4圖所示。

圖3 PP摻量對P.C32.5水泥強(qiáng)度影響曲線

圖4 PP摻量對P.O42.5水泥強(qiáng)度影響曲線

由圖中可以知道，PP替代摻量對P.C32.5、P.O42.5水泥抗壓強(qiáng)度影響規(guī)律基本一致，隨著PP取代三乙醇胺摻量提高，水泥強(qiáng)度先增加后降低，當(dāng)醇酯混合物替代三乙醇胺50%時，3d強(qiáng)度和28d均有提高，效果最佳。

2.3 SN和醇酯混合物復(fù)合使用的助磨劑對水泥強(qiáng)度的影響

通過以上試驗找到了SN最佳使用量12%，PP最佳替代三乙醇胺量50%，通過二者復(fù)配可得到對水泥早期和后期均有增強(qiáng)效果的增強(qiáng)型助磨劑。與未添加助磨劑空白樣和未添加SN與PP助磨劑進(jìn)行對比試驗，并分析助磨劑材料成本。不同助磨劑配比材料成本和對水泥強(qiáng)度的影響見表7。

表7 不同助磨劑配比材料成本和對水泥強(qiáng)度影響

通過表7可知，加入SN和PP的增強(qiáng)型助磨劑水泥試樣與空白水泥對比，P.C32.5水泥3d、28d強(qiáng)度分別提高3.9MPa和4.7MPa，P.O42.5 水泥3d、28d強(qiáng)度分別提高3.5MPa和4.5MPa。與普通助磨劑對比，在助磨劑材料成本基本不變的情況下，增強(qiáng)型助磨劑對水泥3d、28d抗壓強(qiáng)度增加值較普通助磨劑要高，其中P.C32.5水泥3d、28d強(qiáng)度分別提高1.1MPa和1.0MPa，P.O42.5 水泥3d、28d強(qiáng)度分別提高0.9MPa和0.7MPa。

3 結(jié)論

1）使用摻入12%的硫氰酸鈉配制成助磨劑能明顯改善水泥早期強(qiáng)度，與普通助磨劑相比，3d強(qiáng)度最高提高2.2MPa。使用聚酯混合物替代50%的三乙醇胺配成助磨劑，能激發(fā)水泥后期強(qiáng)度，與普通助磨劑相比，28d強(qiáng)度最高能提高2.1MPa。

2）通過硫氰酸鈉與醇酯混合物復(fù)合使用配制的增強(qiáng)型助磨劑對比空白水泥，3d強(qiáng)度最多提高3.9MPa，28d強(qiáng)度能提高4.7MPa。與普通助磨劑相比，在每噸助磨劑材料成本基本不變情況下，能夠進(jìn)一步地增長水泥3d、28d強(qiáng)度。因此，該助磨劑具有較高的性價比，極具市場推廣價值。