一乙醇二異丙醇胺對(duì)水泥性能的影響試驗(yàn)研究

助磨劑在水泥行業(yè)作為降低生產(chǎn)成本、促進(jìn)節(jié)能減碳的添加劑，在優(yōu)化工藝和水泥性能指標(biāo)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，本文對(duì)一乙醇二異丙醇胺（EDIPA）作為水泥助磨劑在助磨和增強(qiáng)作用方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究，探討對(duì)粉磨時(shí)間和水泥物理性能的影響。1、試驗(yàn)原料及方法1.1試驗(yàn)原料一乙醇二異丙醇胺（EDIPA，主含量≥85%）、三異丙醇胺（TIPA，主含量≥85%）、二乙醇單異丙醇胺（DEPA，主含量≥85%）取自我公司生產(chǎn)產(chǎn)品，其中EDIPA分子結(jié)構(gòu)式如圖1所示。三乙醇胺（TEA，主含量≥85%）購(gòu)自湖北仙粼公司銷(xiāo)售產(chǎn)品。試驗(yàn)P·O42.5水泥分別取自華新和海螺3家子公司A、B、C，小磨試驗(yàn)原材料熟料、混合材料（石灰石、磷渣、高硅石）和二水石膏取自公司A。熟料化學(xué)成分及礦物組成見(jiàn)表1。圖1EDIPA化學(xué)結(jié)構(gòu)分子式和三維構(gòu)象表1熟料化學(xué)成分及礦物組成%1.2試驗(yàn)方法強(qiáng)度按照GB/T17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》進(jìn)行測(cè)定；45μm和80μm篩篩余量按照GB/T1345—2005《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法》測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時(shí)間按照GB/T1346—2011《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)定；稱(chēng)取物料5kg（80%熟料、4%石灰石、6%磷渣、4%高硅石、6%二水石膏），摻入DEIPA于Φ500mm×500mm標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)ブ蟹勰?，并?duì)粉磨后水泥進(jìn)行各種物性測(cè)試。2、試驗(yàn)結(jié)果與討論2.1EDIPA對(duì)水泥物理性能影響表2按0.02%質(zhì)量比在水泥中加入TEA、TIPA、EDIPA、DEPA，相比空白組在水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量方面TEA在第一、三組試驗(yàn)增加用水量3g和1g，加入EDIPA、TIPA、DEPA的水泥與空白組標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量相同。在水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間方面，EDIPA與TIPA、DEPA的影響非常接近，初凝表現(xiàn)為縮短幾分鐘，終凝可能縮短也可能延長(zhǎng)幾分鐘，TEA三組樣品均表現(xiàn)出縮短凝結(jié)時(shí)間現(xiàn)象，初凝和終凝分別平均縮短12min和7min。表2TEA、TIPA、EDIPA、DEPA對(duì)水泥凈漿影響TEA、TIPA、EDIPA、DEPA對(duì)水泥抗壓強(qiáng)度激發(fā)對(duì)比見(jiàn)圖2。圖2TEA、TIPA、EDIPA、DEPA對(duì)水泥抗壓強(qiáng)度激發(fā)對(duì)比圖2顯示與空白組相比，TEA試驗(yàn)組3d、28d抗壓強(qiáng)度平均提高2.2MPa和-0.4MPa，TIPA試驗(yàn)組3d、28d強(qiáng)度平均提高-0.4MPa和4.2MPa，EDIPA試驗(yàn)組3d、28d強(qiáng)度平均提高0.4MPa和5.3MPa，DEPA試驗(yàn)組3d、28d強(qiáng)度平均提高1.8MPa和2.2MPa，3d強(qiáng)度增幅比較：TEA＞DEPA＞EDIPA＞TIPA，28d強(qiáng)度增幅比較：EDIPA＞TIPA＞DEPA＞TEA，EDIPA對(duì)3d抗壓強(qiáng)度起到弱激發(fā)作用，對(duì)28d抗壓強(qiáng)度起到強(qiáng)激發(fā)作用。EDIPA在高堿性的水泥漿體溶液中與Al3+和Fe3+絡(luò)合，生成可溶性絡(luò)合物，能夠促進(jìn)C4AF水化生成AFt，改變了Ca（OH）2在水泥石水化進(jìn)程中的存在數(shù)量，進(jìn)而加速了硅酸鹽礦物的水化，激發(fā)混合材料的活性，表現(xiàn)出加快水化速率、改善水泥石孔結(jié)構(gòu)、優(yōu)化水化產(chǎn)物形貌、激發(fā)混合材料反應(yīng)的結(jié)果，增加水泥石強(qiáng)度。圖3是EDIPA在0~0.03%范圍摻量變化對(duì)水泥3d和28d抗壓強(qiáng)度的影響，從圖3（a）可以看出，3d抗壓強(qiáng)度在A組樣品中先升后降然后趨于平穩(wěn)，B、C組樣品中呈下降趨勢(shì)；由圖3（b）可見(jiàn)，28d抗壓強(qiáng)度隨著摻量增加而上升，試驗(yàn)組A、B、C對(duì)比空白組平均增長(zhǎng)5.6MPa，EDIPA摻量每提高0.002％強(qiáng)度上升0.42MPa，A、C組樣品分別摻到0.012％和0.014％增進(jìn)到一定程度后開(kāi)始回落，B組樣品隨著摻量遞增，強(qiáng)度持續(xù)提升。2.2EDIPA對(duì)粉磨時(shí)間影響圖4是TEA、TIPA、EDIPA、DEPA在摻量0.02%、小磨研磨時(shí)間30min條件下對(duì)水泥細(xì)度（45μm和80μm篩篩余）的影響，四種材料都表現(xiàn)出助磨效果，相同研磨時(shí)間細(xì)度變化幅度較為接近。45μm篩篩余量較空白組平均下降4.5%，對(duì)比助磨效果：EDIPA＞TIPA＞DEPA＞TEA；80μm篩篩余量較空白組平均下降0.4%，對(duì)比助磨效果：EDIPA=TEA＞TIPA＞DEPA。圖3不同EDIPA摻量對(duì)水泥抗壓強(qiáng)度影響圖4TEA、TIPA、EDIPA、DEPA對(duì)水泥細(xì)度影響EDIPA等類(lèi)似結(jié)構(gòu)的三羥烷基醇胺，具有極性、結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)且存在正負(fù)電荷中心，易吸附于水泥粉磨而破裂面的Ca-O離子鍵斷裂所造成的Ca2+活性位點(diǎn)，飽和斷開(kāi)價(jià)鍵屏蔽顆粒間的聚集力以防止聚集發(fā)生，從而表現(xiàn)出對(duì)粉磨過(guò)程的促進(jìn)作用。圖5為粉磨時(shí)間在24~39min，空白組和摻入0.02%EDIPA的45μm篩篩余量隨著粉磨時(shí)間的變化，可以看出，摻EDIPA各組樣品較空白組低3.1%~4.2%，在27~30min粉磨段時(shí)間兩者差值相對(duì)較大，空白組在36~39min之間45μm篩篩余量變化不明顯，在鋼球表面形成墊層產(chǎn)生過(guò)粉磨現(xiàn)象，而摻入EDIPA試驗(yàn)組樣品仍在逐步降低。圖5EDIPA對(duì)篩余量的影響3、結(jié)論（1）EDIPA在水泥增強(qiáng)和助磨方面的促進(jìn)作用與TEA、TIPA、DEPA比較類(lèi)似，對(duì)水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量和凝結(jié)時(shí)間影響幅度非常小，與對(duì)照組相比3d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)0.4MPa，28d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)5.3MPa，28d抗壓強(qiáng)度激發(fā)效果在四種材料中最為顯著。摻量在0~0.03%區(qū)間范圍內(nèi)3d抗壓強(qiáng)度增減趨勢(shì)不一，28d抗壓強(qiáng)度基本呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，且變化幅度明顯大于前者。（2）EDIPA摻量在0~0.03%范圍內(nèi)，28d抗壓強(qiáng)度隨著摻量增加而上升，但加入比例在0.012%~0.014%后增長(zhǎng)趨勢(shì)開(kāi)始放緩，從助磨劑生產(chǎn)使用經(jīng)濟(jì)性能角度，建議按0.012%~0.014%作為后強(qiáng)原材料組分與TEA、DEPA搭配使用，尤其適用于高鎂、高堿熟料和28d抗壓強(qiáng)度增進(jìn)弱的水泥廠。（3）EDIPA助磨性能方面略?xún)?yōu)于T