聚羧酸减水剂替代醇胺对助磨剂性能影响的研究-辽宁化工2022年01期

摘      要： 随着原材料价格的上涨，助磨剂市场所面临的挑战越来越大，一方面是企业面临成本的上升导致利润减少，另一方面是水泥混合材掺量越来越复杂且质量越来越差导致水泥强度降低，助磨剂的降本提效是必须面对的难题。通过聚羧酸减水剂（PCE）在3%、6%、9%、12%的掺量下进行等量替换助磨剂中的醇胺，结果表明，醇胺在6%的聚羧酸减水剂替换下，助磨剂早期提强效果最佳，且随着龄期的延长，28天强度没有出现强度降低的现象。

关  键  词：水泥助磨剂;聚羧酸减水剂;醇胺

中图分类号：TU528.042.2     文献标识码： A     文章编号： 1004-0935（2022）01-0028-03

随着水泥工艺的发展，在水泥制造过程中，越来越多的掺合料被人们所使用，用以替代熟料，如煤渣、炉渣、石膏、石灰石等，掺合料的加入能降低水泥的生产成本，提高资源的综合利用，符合我国资源回收、循环利用这一政策方针^[1-2]。

掺合料对熟料的替代，导致水泥强度有一定程度的下降，水泥研磨过程中加入助磨剂，提高水泥粉末效率^[3]，在降低熟料的比例与能耗同时^[4]，不影响水泥强度^[5-8]，从而达到提高水泥的研磨效率与水泥的强度的目的。目前市面上常见的助磨剂以醇胺和无机盐搭配为主，既能改善水泥级配，又能促进水泥水化^[9]。醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺，随着国家对水泥行业标准的提高，醇胺类的添加量也不断提高，除了成本上升，价格昂贵，从现有的研究中发现，过量的醇胺和无机盐会对水泥助磨剂产生负面作用，三乙醇胺在低掺量时能够促进水泥水化，提高水泥早期强度，但掺量过高时，会抑制水泥水化^[10-11]，过量的无机盐会导致水泥中氯离子含量过高，在混凝土上会导致钢筋的锈蚀。

聚羧酸减水剂（PCE）作为一种生产工艺简单、减水率高、保塌性能好、绿色环保的减水剂^[12-14]，在混凝土行业中已经有了很长的应用历史。在早期实验中，采用聚羧酸减水剂在小磨实验中以0.1%的掺量进行滴加，进行细度、比表面积检测时发现，滴加减水剂的样品相比于空白水泥，筛余降低16%，比表面积增加11%，结果如表1所示。PCE在水泥中，作为水泥助磨剂使用，不仅能够降低水泥的标准稠度需水量，更能够提高水泥的研磨效率^[15]。

本文采用PCE按照3%、6%、9%、12%的比例替代本公司助磨剂中复合醇胺，通过实验研究发现，在6%的聚羧酸减水剂替换下，助磨剂早期提强效果最佳，且随着龄期的延长，28天强度没有出现强度降低的现象，能够有效解决助磨剂降本提效这一难题。

1  试验部分

1.1  主要原材料

本研究采用的助磨剂以复配技术制得，主要为复合醇胺，质量分数87.5%，福州特威化工有限公司;PCE，HL-900，质量分数50%，湖南中岩建材科技有限公司;多元醇混合物，质量分数49.5%，南京长江江宇油脂有限公司;辅料，质量分数63.1%，安徽星宇化工有限公司;氯化钠，工业级，长沙明瑞化工有限公司。

小磨实验的熟料来自于坪塘水泥，其成分组成见表2，粉磨原料及配方见表3;砂子，标准砂，厦门艾思欧标准砂有限公司。

熟料与石灰石通过鄂氏破碎机进行破碎，使其粒径小于8 mm，粉末原料按照表3配比配至5 kg，倒入小磨机中进行磨粉30 min后得到空白水泥。

1.2  主要仪器设备

SF-150型水泥负压筛析仪、SBT-127型数显勃氏透气比表面积仪、JJ-5水泥胶砂搅拌机、HBY-40A型水泥混凝土恒温恒湿标准养护箱、TYE-300型压力试验机、DKZ-5000型电动抗折试验机，均为无锡建仪仪器机械有限公司产品。

2  性能检测方法

2.1  水泥胶砂成型

依据国标《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T 17671—2020）进行水泥胶砂实验，胶砂实验材料比例见表4，在试块震动完成至于水平工作台将多余水泥刮除时，需特别注意采用金属直尺与水泥试块形成近似90°角，在横向快速进行切割沿着水泥试块方向缓慢移动，将超出试模的水泥刮除后，沿反方向进行抹平，防止产生内部应力影响水泥试块的抗压强度，用抹布清理干净模外水泥，并做好标记。

试块养护：实验完成后水平端放置于HBY-40A型水泥混凝土恒温恒湿标准养护箱中，保证养护箱温度20±1 ℃，湿度≥90%，养护水箱添加水为蒸馏水，在养护箱养护1天后，移至养护室养护到指定龄期（3、7、28天），养护室水温20±1 ℃，试块竖直放置，在养护期间，保证水面淹过试块，两组试块间距离不小于6 mm，同一水箱中只养护相同种类试块。

2.2  抗折抗压试验

检测方法依据水泥国家标准GB175—1999，对比PCE替换复合醇胺后对水泥抗折抗压强度的影响，试验结果如表5所示。

对比滴加助磨剂水泥与空白水泥不同龄期强度，分析PCE在不同掺量下替换复合醇胺对助磨剂在水泥提强效果的影响，结果如图1所示。

通过图1可知，PCE在助磨剂中替换复合醇胺，随着PCE掺量的上升，助磨剂提强效果与PCE掺量没有表现出线性关系，PCE替换复合醇胺的掺量在0～12%范围中存在一个极值，其他助磨剂原材料不变时，6%的掺量下助磨剂提强性能最好。

3  结论与展望

1）在小磨实验中直接滴加PCE能够降低水泥细度筛余，提高水泥的表面积。

2）助磨剂中添加PCE既能降低水泥的标准稠度需水量，又能提高水泥的强度，6%的PCE替代复合醇胺效果最好，3天强度提升3.7 MPa，7天强度提升2.8 MPa，28天强度提升1.8 MPa。PCE优于原始助磨剂且成本更低， PCE掺量超过6%后，提强效果呈下降趋势。

3）在水泥大磨实验中掺入含有PCE的助磨剂，既能从物理性能上提高水泥的粉磨效果，也能从化学性能上激发促进水泥的水化速率。

4）聚羧酸减水剂以减水率高、合成简单、绿色环保等优势在混凝土中得到广泛应用，随着对PCE助磨机理的进一步研究，PCE在助磨剂领域将有更大的发展空间。

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Study on the Effect of Polycarboxylic Acid Water Reducer Replacing Alcohol Amine on the Performance of Grinding Aid

XING Yu-bin， HE Ren， ZHONG Kang， ZHANG Qing

（Hunan Zhongyan Building Materials Technology Co.， Ltd.， Changsha Hunan 410600， China）

Abstract：  With the rise in prices of raw materials， the grinding aid market is facing increasing challenges， on the one hand， companies are facing rising costs leading to reduced profits; on the other hand， the increasing complexity of cement admixtures and poorer quality lead to reduced cement strength. The cost reduction and efficiency improvement of grinding aids is a difficult problem that must be faced. In this paper， the polycarboxylic acid water reducing agent （PCE） was used to replace the alcohol amine in the grinding aid in the same amount at 3%， 6%， 9% and 12%.The results showed that after the alcoholamine in the grinding aid was replaced by 6% polycarboxylic acid water reducer， the effect of early strengthening of the grinding aid was the best. With the prolongation of the age， the strength of the grinding aid did not decrease at 28 d.

Key words：  Cement grinding aid; Polycarboxylic acid water reducer; Alcohol amine