一種增強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度增強的效果。

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度。隨著對水泥早期及后期強度的要求提高，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，直接導致助磨劑的成本變高。使用具有提早強效果的硫氰酸鈉和能夠對醇胺類產生激發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水泥有限公司。熟料的化學組成如表1所示。石膏為天然二水石膏（CaSO4·2H2O），結晶水15.64%，SO3含量44%。

表1 水泥熟料的化學組成

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

1.2 試驗方法

熟料經破碎后，加入直徑Φ500mm×500mm的實驗室小磨進行粉磨，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強度的影響。水泥膠砂抗折、抗壓強度參照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》進行測試。

小磨水泥物料配比見表2。

表2 小磨試驗水泥配比

2 結果與分析

2.1 硫氰酸鈉對水泥強度的影響

硫氰酸鈉(SN)能提高水泥的早期反應速度，加快水泥漿體水化，增大水化放熱速率，可作為早強劑使用。在普通型醇胺類助磨劑基礎上添加SN復配一種增強型水泥助磨劑，進一步提高水泥抗壓強度，并與普通型助磨劑做強度對比。SN摻量對水泥強度的影響見表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強度，對于P.C32.5水泥SN的提強效果更為明顯，3d強度最高增加2.2MPa。SN對于水泥28d抗壓強度略有提強效果，但隨SN摻量提高，水泥28d抗壓強度提高不明顯甚至倒縮。

表3 SN摻量對P.C32.5水泥強度的影響

表4 SN摻量對P.O42.5水泥強度的影響

由圖1分析SN摻量對P.C32.5水泥強度的影響曲線可知，水泥3d抗壓強度隨著SN摻量的增加而提高，但是當SN摻量達到12%以后，水泥3d抗壓強度提高不明顯。由圖2可知，P.O42.5水泥3d強度會隨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強度先升后降甚至倒縮，在SN摻量在8%-12%時，水泥28d抗壓強度較好。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度提高效果。

圖1 SN摻量對P.C32.5水泥強度影響曲線

圖2 SN摻量對P.O42.5水泥強度影響曲線

2.2 醇酯混合物對水泥強度的影響

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

表5 PP摻量對P.C32.5水泥強度的影響

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

表6 PP摻量對P.O42.5水泥強度的影響

醇酯混合物（PP）摻量對水泥強度的影響曲線見圖3、圖4圖所示。

圖3 PP摻量對P.C32.5水泥強度影響曲線

圖4 PP摻量對P.O42.5水泥強度影響曲線

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

2.3 SN和醇酯混合物復合使用的助磨劑對水泥強度的影響

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%，通過二者復配可得到對水泥早期和后期均有增強效果的增強型助磨劑。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度影響

通過表7可知，加入SN和PP的增強型助磨劑水泥試樣與空白水泥對比，P.C32.5水泥3d、28d強度分別提高3.9MPa和4.7MPa，P.O42.5 水泥3d、28d強度分別提高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，增強型助磨劑對水泥3d、28d抗壓強度增加值較普通助磨劑要高，其中P.C32.5水泥3d、28d強度分別提高1.1MPa和1.0MPa，P.O42.5 水泥3d、28d強度分別提高0.9MPa和0.7MPa。

3 結論

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度，與普通助磨劑相比，3d強度最高提高2.2MPa。使用聚酯混合物替代50%的三乙醇胺配成助磨劑，能激發水泥后期強度，與普通助磨劑相比，28d強度最高能提高2.1MPa。

2）通過硫氰酸鈉與醇酯混合物復合使用配制的增強型助磨劑對比空白水泥，3d強度最多提高3.9MPa，28d強度能提高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，能夠進一步地增長水泥3d、28d強度。因此，該助磨劑具有較高的性價比，極具市場推廣價值。