高效水泥助磨劑PPT課件(PPT 66頁)

1、高效液體合成水泥助磨劑的原理、特性與應(yīng)用侯云芬北京建筑工程學(xué)院中國礦業(yè)大學(xué)（北京）混凝土與環(huán)境材料研究所第1頁，共66頁。目錄 一 水泥粉磨工藝 二 水泥助磨劑簡介 三 新型水泥助磨劑第2頁，共66頁。一 水泥粉磨工藝水泥生產(chǎn)工藝： 概括為兩磨一燒：生料的粉磨、鍛燒和水泥終粉磨。粉磨是水泥生產(chǎn)工藝中重要的環(huán)節(jié)，也是能耗最大的環(huán)節(jié)，約占水泥生產(chǎn)總電耗的6070%。粉磨設(shè)備： 主要為：球磨機 隨著水泥工業(yè)生產(chǎn)大型化的發(fā)展以及粉磨設(shè)備的不斷研發(fā)，逐漸使用輥壓機、聯(lián)合粉磨、立磨等新型粉磨設(shè)備（技術(shù)）。第3頁，共66頁。一 水泥粉磨工藝球磨機的特點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備投資??；磨出的水泥粒徑分布較好，粒

2、形較好，便于水泥混凝土工作性能的發(fā)揮，有利于水泥的水化。缺點：能耗太大，粉磨過程所消耗的能量大約有97%變成熱能而白白浪費，只有很少的一部分能量(0.61%)用于增加物料的比表面積，粉磨過程中由于靜電作用，易發(fā)生糊球現(xiàn)象，影響水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。在改善粉磨工藝的基礎(chǔ)上，解決球磨機缺點的最佳措施之一：添加水泥助磨劑第4頁，共66頁。一 水泥粉磨工藝應(yīng)用助磨劑常用的粉磨工藝： 1、開路粉磨系統(tǒng)：物料一次性粉磨成成品的粉磨工 藝；設(shè)備主 要有：球磨機、風(fēng)機、提升機等（或包括輥壓機）。 2、閉路粉磨系統(tǒng)：物料經(jīng)過粉磨，細度合格的粉體被選粉機選 走，不合格的回磨中從新粉磨的粉磨工藝；設(shè)備主要有：磨機、選粉

3、機、風(fēng)機、提升機（大多包括輥壓機）。 3、立磨：助磨劑在立磨中的應(yīng)用還未成熟，但已在試探索階段，立磨能耗較低，將成為未來粉磨的主要設(shè)備。第5頁，共66頁。新型干法回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)工藝流程 第6頁，共66頁。水泥閉路粉磨工藝流程圖 第7頁，共66頁。水泥開路粉磨工藝圖 第8頁，共66頁。水泥球磨機(三倉)示意圖 第9頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介2.1、助磨劑定義定義：GB/T 667-2004水泥助磨劑標(biāo)準(zhǔn)中，其定義明確為：在水泥粉磨過程時加入的起助磨作用而不損害水泥性能的外加劑，其加入量不超過水泥質(zhì)量的1.0%。GB 175-2007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中將助磨劑的允許摻量改為不超過水泥質(zhì)量的

4、0.5%，同時增加水泥中氯離子含量0.06%的要求，其目的是為了規(guī)范我國助磨劑的生產(chǎn)和質(zhì)量，保證最終的工程質(zhì)量。第10頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介2.2、助磨劑發(fā)展簡史水泥助磨劑已經(jīng)經(jīng)歷了70多年的發(fā)展，其中先后被研究作為助磨劑的物質(zhì)達50多種。30年代，Goddard (高達得)以樹脂作為助磨劑在英國取得的專利，拉開了水泥助磨劑應(yīng)用的序幕；30-40年代，成分從溶解油 (Soluble oil)發(fā)展到多元醇及醚類有機物質(zhì)及其混合物；40年代，開發(fā)出石油烴乳化劑（Petroleum hydrocarbon emulsions）；50年代，水乳劑發(fā)展成為由游離脂肪酸(C8-C22)、苛性堿金

5、屬、醇及烴(閃點105下)等構(gòu)成的復(fù)合物；第11頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介2.2、助磨劑發(fā)展簡史70年代后，德國、日本用堿性聚合有機鹽以及堿性聚合無機鹽作為助磨劑應(yīng)用于硅酸鹽工業(yè)的粉磨過程，取得了良好的效果 ；80年代后，明確提出水泥助磨劑的概念，結(jié)合減水劑的發(fā)展技術(shù)，助磨劑得到了快速的發(fā)展。與國外相比，我國助磨劑起步較晚，是近二十多年才發(fā)展起來的，但近幾年發(fā)展迅速，尤其是從2004年以來，助磨劑的發(fā)展日新月異，現(xiàn)在中國助磨劑的普及率已遠遠超過統(tǒng)計數(shù)據(jù)。第12頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介2.3、水泥助磨劑分類助磨劑種類繁多、助磨效果差異很大，應(yīng)用較多的就有百余種。水泥助磨劑一般按使用

6、時的狀態(tài)進行分類：固體、液體和氣體三種。常見固體和液體兩種。 按現(xiàn)在水泥工藝常用的助磨劑類型進行分類（見下表）：第13頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介第14頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介2.3、水泥助磨劑分類固體助磨劑：一般制成顆粒狀或粉狀，主要有：鹽類、膠體二氧化硅、膠體石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等；液體助磨劑：多是溶液或乳劑，主要有：有機硅、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸脂、聚羧酸鹽等； 氣體助磨劑：使用較少，主要為有蒸氣狀的極性物質(zhì)（丙酮、硝基甲烷、甲醇、水蒸氣）以及非極性物質(zhì)（四氯化碳）等。第15頁，共66頁。2.4、助磨劑作用機理2.4.1 助磨劑的作用 在粉磨過程中添加少量的助

7、磨劑，就能在粉磨時間一定的情況下很好地改善水泥細度狀況，或在粉磨達到要求細度的情況下縮短粉磨時間，增加水泥產(chǎn)量。Sottilli等認為助磨劑的根本任務(wù)在于阻止粉磨過程中的顆粒團聚,在比表面積低于350m2/kg、單位能耗低于20kwh/t的情況下，根據(jù)Rittinger理論，水泥細度會隨粉磨時間線性增加。Assaad認為一旦超過這2個數(shù)值，部分能量將被用于解團聚現(xiàn)象。第16頁，共66頁。2.4.1 助磨劑的作用日本學(xué)者Hasegawa根據(jù)加入助磨劑后最大比表面積出現(xiàn)延后的現(xiàn)象認為助磨劑的加入延緩了粉磨過程細顆粒的聚集。美國Grace公司的Summer等認為助磨劑的主要作用是減少水泥顆粒之間的吸

8、引力，從而通過減少磨機內(nèi)部顆粒團聚和因此產(chǎn)生的糊球現(xiàn)象，增加磨機效率，改善閉路系統(tǒng)中選粉機的效率和減少在磨機的填隙率，從而提高磨機的臺時產(chǎn)量，減少磨機能耗。第17頁，共66頁。2.4.2 助磨劑的機理 關(guān)于助磨劑的作用機理，國內(nèi)外進行了大量的研究，形成多種觀點的學(xué)說，各種學(xué)說都有一定的道理，從不同角度解釋加入助磨劑后產(chǎn)生的粉磨現(xiàn)象。國外助磨劑理論的代表人物是(Rehbinder)列賓捷爾和（Mardulier）馬杜里。列賓捷爾的學(xué)說是強度理論（或稱吸附降低強度學(xué)說、強度削弱理論）：認為助磨劑吸附在物料顆粒表面上和新舊裂縫中，降低顆粒表面的自由能，在機械力作用下，擴大這些裂縫，并阻止裂縫復(fù)合，改

9、變顆粒表面的結(jié)構(gòu)，降低了顆粒的強度和硬度，使得顆粒更易粉碎，提高了粉碎效率。第18頁，共66頁。助磨劑分子在裂紋表面吸附的示意圖第19頁，共66頁。馬杜里的學(xué)說是分散理論（或稱顆粒分散理論、粉體流變學(xué)說） ：認為助磨劑作為表面活性劑，對顆粒表面的電荷起平衡作用，可以顯著減小或消除顆粒間的粘附和團聚，增加了顆粒的流動性，提高粉磨效率。近年來國內(nèi)在研究和實踐助磨劑的工作中，也提出幾種觀點。合肥水泥工業(yè)研究設(shè)計院朱憲伯、呂忠亞、張正峰提出的“薄膜假說”。 鹽城工學(xué)院蔡安蘭和南京工業(yè)大學(xué)江朝華的“中和未飽和電價鍵，防止聚集，提高粉磨速度、流動性”的觀點 第20頁，共66頁。華南理工大學(xué)盧迪芬、魏詩榴的

10、“平衡顆粒表面過剩價鍵、降低顆粒表面能”的觀點。 廣西大學(xué)陳益蘭、華南理工大學(xué)魏詩榴的“粉磨初期降低顆粒表面能，擴大裂縫并阻止裂縫愈合”到“粉磨中后期分散作用阻止聚集”的觀點。 安徽理工大竇彥彬、徐國財?shù)摹胺鬯檫^程是分散與聚合的可逆反應(yīng)”的觀點。 合肥水泥工業(yè)研究設(shè)計院何宏濤、魏兆鋒的“潤濕作用、吸附作用和反粘附效應(yīng)”的論述。第21頁，共66頁。2.4.2 助磨劑的機理從國內(nèi)外大量文獻來看，現(xiàn)在對助磨劑機理的觀點比較傾向于助磨劑吸附于水泥新生顆粒表面，中和表面電荷，通過降低顆粒團聚現(xiàn)象來促進粉磨效果。關(guān)于助磨劑的作用機理，沒有完全令人信服的解釋，現(xiàn)在的研究正借助于更加精密、現(xiàn)代化得測試和分析手

11、段，試圖對助磨劑作用機理尋找更加合理的解釋。第22頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介2.5、水泥助磨劑存在的問題粉體水泥助磨劑粉體水泥助磨劑的主要成分： 氯化物（NaCl）、硫酸鹽（Na2SO4）、醋酸鹽等鹽類與粉煤灰、石膏等載體復(fù)配而成。目前粉體水泥助磨劑的主要問題：摻加量較大；磨過的水泥適應(yīng)性不好；對水泥產(chǎn)品耐久性不利；達不到標(biāo)準(zhǔn)的要求，Cl-含量太高，面臨被淘汰。第23頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介2.5、水泥助磨劑存在的問題液體助磨劑目前液體水泥助磨劑的主要成分： 多元醇胺（三乙醇胺等）、多元醇（乙二醇等）、鹽類及其它一些有機物復(fù)配而成。目前液體水泥助磨劑的主要問題：成本高，性價比低。

12、穩(wěn)定性差，用量敏感，摻量的細小波動會帶來質(zhì)量的重大波動，甚至?xí)顾噘|(zhì)量不合格。大部分助磨劑含鹽量大，在生產(chǎn)高性能優(yōu)質(zhì)耐久 性水泥時是有害的。第24頁，共66頁。二 水泥助磨劑簡介2.5、水泥助磨劑存在的問題擬解決方案液體助磨劑成為主流，淘汰粉體助磨劑；液體水泥助磨劑由復(fù)配型向合成型轉(zhuǎn)化；高分子助磨劑以合成功能性高分子聚合物為重要方向。第25頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑中國礦業(yè)大學(xué)（北京）混凝土與環(huán)境材料研究所根據(jù)多年的理論研究和實踐經(jīng)驗，研發(fā)了全新一代的新型水泥助磨劑ZK-RJD系列功能型高效液體合成水泥助磨劑。第26頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑 3.1 助磨劑工作原理的再闡述 3.

13、2 普通有機小分子助磨劑單體粉磨效果分析 3.3 三乙醇胺改性物的性能研究 3.4 合成型高分子助磨劑的實驗研究 3.5 結(jié)論第27頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.1、助磨劑工作原理的再闡述目前，我國水泥助磨劑以復(fù)合型為主。復(fù)合型的助磨劑的組分大體分為離子型助磨成分和非離子助磨成分，屬于離子型助磨劑的主要有醇胺類化合物、聚丙烯酸鹽、聚羧酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽等，屬于非離子型助磨劑的有多元醇及多元醇胺等。第28頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.1、助磨劑工作原理的再闡述助磨劑一般多為表面活性物質(zhì)，其組成基團的類型、分布和分子量對其吸附分散性能的影響非常顯著，從而影響著助磨劑的性能。一般而言，離

14、子型化合物在粉磨中自身的電性會使其吸附到具有相反電荷的水泥顆粒上，中和水泥顆粒的新電場，避免其重新愈合；非離子型化合物在粉磨中大多是起到一個加速流動潤濕新鮮界面、避免過粉磨的作用，大多數(shù)的非離子型助磨劑是以碳鏈或碳氧鏈為主，擁有羥基、羧基側(cè)鏈甚至聚氧烯長側(cè)鏈，多羥基低分子化合物對水泥顆粒的軟化作用是比較好的，當(dāng)羥基和非親水類基團如烴基類分布恰當(dāng)時對水泥粉體的流動性具有突出的作用，因此助磨劑分子上的活性基團和非活性基團要有一個恰當(dāng)?shù)姆植急壤蛊浼饶芷鸬交钚苑稚⒆饔?，又可以使粉料得到充分的粉磨，避免粉料跑粗。?9頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.1、助磨劑工作原理的再闡述有的國外學(xué)者研究了系

15、列多元醇類化合物對水泥粉磨的作用，測試結(jié)果表明：低分子量的1,2-二醇，才能實現(xiàn)流動性很大的提高，這種效果強烈地依賴于二元醇分子的脂肪烴基（脂族基）。這種分子可以促進水泥顆粒的分散，以達到提高熟料粉磨加工效率的要求。在測量水泥水化熱中，通過對多元醇的測試還表明，其還可給予水化反應(yīng)一個適度的加速度。第30頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.1、助磨劑工作原理的再闡述下圖1中的一些分子結(jié)構(gòu)式中，乙二醇和甘油一類分子，因為無獨立的伸展在外的疏水基團，因而很明顯在水泥顆粒之間其吸附形式大而排斥作用小的，因而不易于增加水泥顆粒的流動性的。而1, 2-丙二醇、2，3-丁二醇及1，2-己二醇因有獨立的疏水基

16、團在其外，因而相對會給水泥粉體帶來優(yōu)異的流動性能。第31頁，共66頁。 乙二醇（EG）丙二醇（PG）甘油（GLY）2,3-丁二醇（23BD）1,2-己二醇（12HD）三 新型水泥助磨劑圖1 部分小分子化合物的分子結(jié)構(gòu)第32頁，共66頁。THANK YOUSUCCESS2022/7/2133可編輯第33頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.1、助磨劑工作原理的再闡述對于粉磨的熟料而言，助磨劑的作用效果與熟料的礦物組成也有很大的相關(guān)性，熟料中含量最多的主要是C3S、C2S。C3S一般比C2S易于粉磨，在粉磨中C3S要求是解聚作用，C2S則要求有軟化作用，進行裂紋應(yīng)力腐蝕，因此對于同一種被粉磨的物料在

17、成分協(xié)調(diào)上應(yīng)有一種助磨劑是最好的。第34頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.1、助磨劑工作原理的再闡述助磨劑的用量對助磨劑的作用效果的影響：助磨劑有最佳摻量，少則達不到助磨效果，用量多不僅會造成浪費，而且還可能會造成生產(chǎn)事故，影響水泥的質(zhì)量。從物料本身的特性來說，助磨劑的最佳用量與水泥所需求的細度、助磨劑成分本身的分子大小、功能基團類型、基團數(shù)量、基團分布、以及熟料的礦物組成都有關(guān)聯(lián)。第35頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.2、普通有機小分子單體粉磨效果分析不同類型的助磨劑，因為其本身分子結(jié)構(gòu)的特性，使其在粉磨方面的作用各有特點，本文就不同結(jié)構(gòu)特點的助磨劑在小磨中的的助磨性能以及其對水泥性能

18、的影響方面進行了探討性的研究。分別用不同種類的小分子助磨劑單體在相同條件下粉磨42.5和32.5兩種水泥。 42.5水泥配比：（琉璃河水泥廠）熟料80%+礦渣15%+石膏5%； 32.5水泥配比：（登封水泥廠）熟料55%+爐渣40%+石膏5%。 水泥粉磨采用500mm500mm的小磨粉磨，粉磨質(zhì)量3kg，粉磨時間29min，出磨5min。第36頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.2、普通有機小分子單體粉磨效果分析檢測項目空白水泥三乙醇胺三異丙醇胺乙二醇丙二醇細度（45m）0.009%23.5%17.3%16.5%19.5%14.5%0.012%19.1%18%20.5%14%0.015%24%

19、23%23.5%/比表面積（m2/kg）0.009%3513663753603800.012%3503653503730.015%332340340/表1 42.5水泥粉磨數(shù)據(jù) 第37頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.2、普通有機小分子單體粉磨效果分析相對于空白對照水泥，在合適的摻量下，各助磨成分都表現(xiàn)出一定的助磨性能，但各種助磨成分的助磨作用又有較大差別。 從表中數(shù)據(jù)分析，在改善細度和增加比表面積方面的作用大小分別是：丙二醇三異丙醇胺三乙醇胺乙二醇。從助磨劑分子結(jié)構(gòu)上分析認為丙二醇之所以有較其它化合物較好的助磨性，是因為丙二醇的端基是一個脂肪烴基，具有較好的分散性，有利于水泥的流動，三異丙

20、醇胺的助磨性好于三乙醇胺也有這種因素。但因為醇胺類化合物尤其是三乙醇胺，在水泥水化誘導(dǎo)方面有著較顯著的作用，因而能提高水泥的早期強度，所以綜合而言，水泥的助磨劑中多以醇胺類化合物為主導(dǎo)。第38頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.2、普通有機小分子單體粉磨效果分析當(dāng)各單體摻量增加幅度較大時，粉磨的水泥細度和比表面積都有減少的現(xiàn)象，分析原因認為用有機類表面活性劑作為助磨劑，當(dāng)其摻量增加到一定幅度時會導(dǎo)致研磨鋼球和水泥粉體顆粒表面得到過分潤滑，無法得到充分的粉磨，無法得到充分的粉磨，導(dǎo)致粉體跑粗，因而對于純熟料或物質(zhì)表面較光滑的原料（如：礦渣），在應(yīng)用簡單小分子表面活性劑作為助磨劑時，摻量的敏感性需

21、要重點考慮。第39頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.2、普通有機小分子單體粉磨效果分析若待粉磨的物質(zhì)是表面粗糙多孔的物質(zhì)時，則摻量的敏感性會大大降低，因為多孔狀的物質(zhì)會吸收多余的助磨劑，進而避免粉體跑粗的現(xiàn)象。我國目前的32.5型的水泥產(chǎn)量仍然巨大，混合材多為爐渣、粉煤灰等粗糙多孔物質(zhì)，因而也相應(yīng)誕生了眾多以大摻量三乙醇胺和飽和鹽類為主要成分的液體助磨劑，但這種助磨劑的早期強度基本依賴于三乙醇胺和鹽類的早強作用，而不是助磨劑在優(yōu)化顆粒級配方面的優(yōu)勢，因而其應(yīng)用和發(fā)展是有局限的，并且對水泥的后期強度和長遠的耐久性會產(chǎn)生一定的負面影響。第40頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑表2 42.5水泥粉磨

22、數(shù)據(jù)表助磨劑種類摻量3天強度（MPa）28天強度（MPa）抗折抗壓抗折抗壓空白07.031.68.9657.3TEA0.009%7.230.88.9558.50.012%7.029.59.4600.015%6.925.51057.5TEA+TEA改性物0.01%（1：1）7.3319.0600.015%（1：2）7.134.610.570.30.02%（1：3）7.153610.666.5表3 32.5水泥粉磨效果表助磨劑種類摻量3天強度（MPa）28天強度（MPa）抗折抗壓抗折抗壓空白04.0146.836.8TEA0.009%3.513.86.335.60.012%3.7166.737.5

23、0.015%4.016.46.738TEA+TEA改性物0.01%（1：1）4.0156.6350.015%（1：2）4.216.56.537.30.02%（1：3）4.1516.96.9393.3、三乙醇胺（TEA）改性物的性能研究第41頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.3、三乙醇胺（TEA）改性物的性能研究在表2中，由于42.5的水泥是由熟料和礦渣組成的，因其表面的光滑性，純粹用TEA時，42.5水泥的比表面積隨三乙醇胺摻量的增加而減少（見表-1），在早后期強度上也非常不理想，隨摻量的增加強度逐步減小。TEA+TEA改性物對42.5水泥的早后期強度的提高非常明顯，如0.02%摻量的3d提

24、高4.4MPa，28d提高9.2MPa。且隨著摻量的增加，3d早期強度還表現(xiàn)出逐次增加的趨勢。因而我們認為在對TEA的改性上是非常有成效的。合成的TEA改性物能適當(dāng)降低自身的表面活性，且能很好地誘導(dǎo)水泥水化反應(yīng)，提高膠凝材料的強度。第42頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.3、三乙醇胺（TEA）改性物的性能研究在表3中，32.5水泥是由熟料和爐渣組成，爐渣的表 面粗糙多孔，因而在使用TEA粉磨時，隨TEA摻量的增加早后期強度都表現(xiàn)出逐次增加的趨勢；使用TEA+TEA改性物粉磨時也表現(xiàn)出與TEA相似的情況。此結(jié)果表明：在粉磨粗糙不光滑的材料時，TEA可以進行大摻量的使用，進而達到較好的粉磨效果。

25、第43頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4、合成型高分子助磨劑的實驗研究 合成型高分子助磨劑根據(jù)不同分子結(jié)構(gòu)，設(shè)計分為四種類型分別為Z1、Z2、Z3、Z4表4、合成組分配比表類型摩爾百分比(%)馬來酸酐化合物H（自制）化合物N（自制）烯丙基醚引發(fā)劑Z130.324.26.130.39.1Z222.736.59.122.79.1Z318.3441118.38.4Z415.449.212.315.47.7第44頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4、合成型高分子助磨劑的實驗研究合成的聚合物含固量為30%。將合成后的助磨劑分別按粉磨物總質(zhì)量的3/萬、6/萬、1/千的摻量加入到水泥熟料中進行粉磨。其

26、中，水泥的配比為:(北京琉璃河水泥廠)熟料95%+石膏5%，每次粉磨3kg，粉磨時間為29分鐘，出磨時間為5分鐘。第45頁，共66頁。表5 Z系列助磨劑的實驗數(shù)據(jù)型號摻量/%篩余/%比表面積(m2/Kg)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%凝結(jié)時間 (h:min)抗折強度/MPa抗壓強度/MPa初凝終凝3d28d3d28d空白08.4424.126.21:352:057.108.633.9056.88Z 10.036.2425.427.51:552:406.9759.634.4557.810.066.1421.628.52:203:007.109.636.0959.060.105.2415.027.62:002

27、:307.858.939.5357.5Z 20.037.1436.826.22:333:017.1259.135.0061.560.068.0441.727.32:242:547.759.536.9555.310.106.5419.527.82:192:517.8258.8538.1157.17Z 30.037.2452.226.72:172:427.659.439.1761.250.066.3440.826.82:192:386.8258.136.462.50.106.1429.028.01:562:277.708.2536.9765.94Z 40.038.8440.027.02:312:5

28、57.208.436.33600.068.1428.626.32:092:357.008.1539.0663.440.107.3427.428.02:323:027.458.2537.9763.13第46頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.1 助磨效果分析圖2 摻Z系列助磨劑的水泥細度和比表面積（左為細度，右為比表面積）第47頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.1 助磨效果分析由圖2看出，Z系列助磨劑的助磨效果較顯著，整體呈正面效應(yīng)，明顯優(yōu)于空白。其中實驗測定，Z系列能顯著降低篩余量和增加比表面積，其中Z3-0.03%摻量時,45m篩余降低14.3%，比表面積提高6.6%。第48頁，共

29、66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.1 助磨效果分析以上數(shù)據(jù)表明，合成的Z系列助磨劑在降低篩余和提高比表面積方面總體上都表現(xiàn)出明顯的效果。分析原因，作者認為引入的功能基團有利于水泥粉體之間相互排斥作用的發(fā)揮，并與高分子結(jié)構(gòu)上的陰離子官能團相互協(xié)調(diào)作用，利于消除粉料、鋼球等之間的靜電斥力，從而提高助磨能力。但是當(dāng)Z系列助磨劑超出某一定的摻量時都有比表面積降低的趨勢，分析原因，作者認為是因摻量增大導(dǎo)致粉體本身的表面活性增強，導(dǎo)致粉體跑粗，因而在實際生產(chǎn)中助磨劑的添加量是非常重要的，因熟料不同都會有一個最佳值。在本文的試驗中，Z系列助磨劑中Z3的最佳摻量為0.03%。第49頁，共66頁。三 新型水泥助

30、磨劑3.4.1 助磨效果分析對于聚羧酸鹽類高分子化合物，其分子結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈主要以羧基和聚乙二醇長鏈為主。而合成的Z系列高分子助磨劑，屬于一種改性聚羧酸鹽類的高分子助磨劑。從分子結(jié)構(gòu)上分析，其改變了分子的結(jié)構(gòu)分布（羧基等的結(jié)構(gòu)分布），增加了功能基團，使助磨劑分子附著在顆粒的界面上，改變顆粒界面上的物理化學(xué)性質(zhì)，其中的帶電官能團起到中和顆粒新鮮界面電荷的作用，防止新的界面重新愈合，改善水泥粉體的流動性，從而提高粉磨效率，同時也促進水泥的水化進程，改善水泥硬化后的結(jié)構(gòu)特征，增強水泥早后期強度，見圖3。第50頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.2 力學(xué)性能分析（1）3d抗壓強度 （2）28d抗壓強度

31、圖3 摻Z系列助磨劑的水泥砂漿抗壓強度第51頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.2 力學(xué)性能分析從圖3中的數(shù)據(jù)可以看出，摻Z1、Z2、Z3和Z4助磨劑的水泥砂漿的早期強度都較空白有非常明顯的優(yōu)勢。Z1和Z2助磨劑隨著摻量的增加3d抗壓強度不斷增加，0.01%摻量的Z1強度甚至增加16.6%，Z3和Z4未表現(xiàn)出如此規(guī)律，0.03%摻量的Z3強度增加15.6%，0.06%摻量的Z4強度提高11.53%。 第52頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.2 力學(xué)性能分析這些結(jié)果從分子結(jié)構(gòu)上分析，認為隨著馬來酸酐和功能基團比例的增加一方面對粉磨和水泥強度的發(fā)展有很大的促進作用，另一方面因助磨劑增加超

32、過所需要的摻量后，導(dǎo)致粉體有一定程度的跑粗現(xiàn)象（比表面積下降，如圖2），但又由于該助磨劑自身具有一定程度的誘導(dǎo)催化水泥水化的能力（比表面積低但強度高），一定結(jié)構(gòu)的助磨劑隨用量的增加催化能力增強，使早期強度表現(xiàn)各異。就早期性能的優(yōu)越性而言，Z3助磨劑0.03%摻量的性價比表現(xiàn)是最佳的。在后期強度發(fā)展方面，Z1和Z2的后期強度隨摻量的變化不很明顯，Z3和Z4其28d強度發(fā)展隨摻量的增加變化顯著，其中0.03%摻量的Z3強度增加7.7%，0.10%摻量的增加12.5%。因而在性價比分析上認為，不論是早期還是后期，0.03%摻量的Z3表現(xiàn)是最佳的，摻量低，強度發(fā)展良好。第53頁，共66頁。三 新型水泥

33、助磨劑3.4.3 粒度分布分析為更好地研究合成的Z系列助磨劑的助磨效果，選取強度較好的從微觀粒度上對其進行分析，如表6所示。表6 水泥粒徑分布助磨劑種類摻量/%01m13m330m3080m80120m空白08.529.0553.5927.421.42Z10.038.518.8754.2325.081.310.109.659.953.1326.430.89Z20.0310.6510.5850.5126.851.410.108.879.5552.527.591.49Z30.0311.0410.8952.0825.090.9Z40.0310.6510.4550.8226.881.20.108.46

34、9.0253.8227.541.16第54頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.3 粒度分布分析從表6可知，Z系列對粉磨后水泥的粒度分布有顯著的改善，尤其是Z3助磨劑在摻量為0.03%時就發(fā)揮出卓越的助磨功效，使粉磨粒徑大大細化，明顯提高了細顆粒（3m）的含量，表現(xiàn)出優(yōu)異的效果，這與所測強度和比表面積的結(jié)果是一致的。因而認為對聚羧酸類的改性是成功的，所合成的Z型高分子化合物對于水泥熟料粉磨的改善方面是非常優(yōu)異的，尤其是Z3助磨劑的效果最為突出。第55頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.4 SEM分析3d (b) 28d圖 4空白試樣的SEM照片第56頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4

35、.4 SEM分析 (a) 3d (b) 28d圖5 摻0.03% 的Z3助磨劑后試樣的SEM照片第57頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.4 SEM分析由圖4a可以看出，空白試塊養(yǎng)護3d的漿體試樣中，生成大量C-S-H凝膠，但也存在較多的未水化的水泥顆粒。與空白試樣相比，摻加Z系列助磨劑的漿體試樣（圖5a）的水化程度較大，水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)較致密。水化28d后，空白試樣（圖4b）中，CSH 凝膠數(shù)量大大增加，漿體結(jié)構(gòu)變得較為致密，可以看見一些的針狀鈣礬石。與此相比，摻加Z系列的漿體試樣28d的水化產(chǎn)物（圖5b），除了存在較多的CSH 凝膠外，還第58頁，共66頁。三 新型水泥助磨劑3.4.4 SEM分析 可觀察到較多的針狀和短棒狀的鈣礬石晶體，且形成骨架，并通過CSH凝膠均勻地填充使硬化水泥漿體的結(jié)構(gòu)不斷密實，從而使得膠凝材料強度提得更高，這就從微觀結(jié)構(gòu)上說明了摻