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几种水泥助磨剂对粉煤灰水泥性能的影响

来源: 雅博体育市海森化工有限公司  日期:2016-09-13 09:00:00  属于:产物技术
文章摘要:本文就三种水泥助磨剂-三乙醇胺、三异丙醇胺和便宜助磨剂对粉煤灰水泥性能的影响进行了尝试探讨,对出产实践提供了参考。尝试别离将三乙醇胺(TEA)、三异丙醇胺(TIPA)及尝试室便宜的便宜助磨剂以0.03%~0.08%的不同比例添加到粉煤灰水泥中,通过胶砂试验测试水泥强度并结合XRD和SEM表征,阐发三乙醇胺,三异丙醇胺和尝试室便宜助磨剂对水泥水化过程的影响。成果注解:三种助磨剂都对粉煤灰水泥有很好的增强作用,TEA增强主要表示在后期28d,胶砂试验的水泥试块抗压强度提高了26.8%到33.4%;TIPA增强作用主要表示在前期3d,胶砂试验的水泥试块抗压强度提高了7.1%到22.2%;便宜助磨剂早期3d和后期28d增强效果都明显,胶砂试验的水泥试块3d抗压强度提高了4.6%到8.6%,28d强度提高了24.4%到30.4%。XRD和SEM研究显示各助磨剂增强机理并不一样。
1引言
助磨剂的使用可提高粉磨效率,改善水泥性能,实现节能减排。目前,随着人们对水泥建材要求的不竭提高和水泥出产量的加大,越来越多的水泥厂最先使用助磨剂并取得了抱负效果。国内水泥厂最常用的助磨剂大概分为两种:固体助磨剂和液体助磨剂。液体助磨剂因在安全性、不变性和便利性等方面具有的优越性而受到更大青睐。助磨剂中主要成分为:多元醇类、多元胺类、木质磺酸素类等表面活性剂物质。
几种水泥助磨剂对粉煤灰水泥性能的影响
 
粉煤灰是指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出、被收尘器收集的物质。粉煤灰大量占用土地,严重污染环境,已经成为国民经济持续成长的障碍。因此,粉煤灰的资源化成为我国可持续成长战略的主要组成部门。粉煤灰主要化学成分为二氧化硅及氧化铝,含少量氧化钙,具有火山灰性质,是火山灰质混合材料的一种。其玻璃体含量较高,这部门非晶态物质内部贮存有大量的化学潜能,可作水泥的活性混合材用。本论文的目的在于提供一种便宜液体水泥助磨剂,该助磨剂在粉煤灰水泥配比不变的情况下能够显著提高粉煤灰水泥的性能,并给实际出产提供借鉴价值。
2尝试
2.1尝试材料
尝试所用水泥熟料、粉煤灰、石灰石和石膏来自广西鱼峰水泥股份有限公司。其成分如表1所示。
尝试用砂为中国ISO尺度砂;尝试用水为纯净水,原料均为阐发纯;三乙醇胺为阐发纯;三异丙醇胺为阐发纯;便宜助磨剂配比为:三乙醇胺14%,聚乙二醇(分子量400)4%,二乙二醇3%,三异丙醇胺9%,乙酸钠5%。
2.2尝试方法
将所需物料进行烘干处理。按照熟料∶粉煤灰∶石灰石∶石膏=56∶30∶7∶7的比例将物料混合均匀后进行粉磨42min。出磨物料过0.08μm方孔筛,取筛下部门留作备用。
考虑到《通用硅酸盐水泥GB175-2007》中已有明确规定,要求水泥助磨剂的掺量不得超过水泥质量的0.5%,且从经济效益考虑助磨剂掺量宜少不宜多。所以该试验分为四组,第一组为空白组,不加任何水泥助磨剂,试验编号对应为KB;第二组添加三乙醇胺,添加量为0.03%,0.05%,0.08%,试验编号对应为A1,A2,A3;第三组添加三异丙醇胺,添加量别离别离为0.03%,0.05%,0.08%,试验编号对应为B1,B2,B3;第四组添加尝试室便宜助磨剂,添加量别离为0.03%,0.05%,0.08%,试验编号对应为S1,S2,S3。具体如表2所示。
水泥胶砂强度查验方法依据GB/T17671-1999进行;
将测完强度的水泥样条敲碎,取中心部门,过120目方孔筛,保留筛下部门做XRD和SEM。
3成果与阐发
3.1强度尝试成果
不同尝试编号的水泥其强度测试成果如表3所示。
表3数据显示,插手助磨剂的三组尝试所测得的水泥早期强度和后期强度均高于空白组。3d时,只有A1组与空白组持平。其中,B1、B2、B3和S1、S2、S3的增强作用最为明显。B1、B2、B3较空白组强度别离提高1.4MPa、2.0MPa、4.4MPa,提高幅度为7.1%、10.1%和22.2%;S1、S2、S3较空白组别离提高1.7MPa、0.9MPa、1.2MPa,提高幅度为8.6%、4.6%和6.1%。28d时,加了助磨剂的三组尝试组强度进一步增强,且与空白组的比拟优势更为明显。A组强度赶上并超过了其他组,后期强度最高;其次为S组;B组强度虽低于A和S组强度,但也明显高于空白组强度。与空白组比拟,A组强度增加8~10MPa,提高幅度为26.8%~33.4%;B组强度增加6.7~8.3MPa,提高幅度为22.4%~27.8%;S组强度增加了7.3~9.1MPa,提高幅度为24.4%~30.4%。
各龄期水泥抗压强度与助磨剂掺量之间的关系曲线如图1所示。
从图1也可看出,三乙醇胺三异丙醇胺和尝试室便宜助磨剂对水泥都有很好的增强作用。三乙醇胺的增强作用主要表示在后期,而三异丙醇胺的前期效果更好。尝试室便宜助磨剂结合了二者长处,同时弥补了二者不足之处,表示为对水泥的早期和后期都有明显的增强效果。
目前市售液体助磨剂掺量都在水泥质量的0.05%摆布,考虑到尝试组0.03%的掺量效果与0.05%的掺量效果相差不大,而在成本上却可减少40%,因此决定选用A1,B1,S1组作为XRD和SEM研究对象。
3.2XRD测试成果
水泥水化3d后测得的XRD如图2所示。从图2可以看出,A1,B1,S1的插手并没有改变水泥水化产物的出峰位置,说明A1,B1,S1中助磨剂的插手并没有改变水泥的水化产物种类。但是峰的强度有了明显的区别。众所周知,氢氧化钙是水泥中硅酸三钙和硅酸二钙的水化产物之一。反应式如下:
  (1)
  (2)
反应(1)和(2)中的水化产物中都有氢氧化钙生成。因此,我们可以用氢氧化钙的峰来判定硅酸三钙和硅酸二钙的水化程度。从图2可以看出,跟KB样比拟,B1中助磨剂的插手使氢氧化钙的特征峰明显加强了,注解B1的插手能够促进水泥中硅酸三钙和硅酸二钙水化反应的进行;S1中助磨剂的插手对水泥强度也有必然增强作用,但不如B1的增强作用明显;而A1中助磨剂的插手非但没有对水泥强度起到增强反而还要比KB要弱,说明A1在水化早期对水泥中硅酸三钙的水化有必然的按捺作用,但从图2中我们可看出A1-3中钙矾石的峰值较空白组要强。可知,A1的插手虽然不能促进硅酸三钙的水化反应,但对石膏和水化铝酸三钙反应生成钙矾石却有很好促进作用,这点在后面SEM照片中也可以得到证实,具体反应式如下:
在水泥水化早期,钙矾石的生成对强度贡献值较大。且随着三乙醇胺的量的增加,这种促进作用更加明显,使水泥的早期强度也不竭提高。这也正是表3中A2、A3强度值要比空白组强度值高的原因所在。
水泥水化28d后测得的XRD如图3所示。从图3中可以发现,硅酸三钙和硅酸二钙的峰强已经很弱了,说明大量的硅酸三钙和硅酸二钙已参加反应生成了硅酸钙凝胶体系和氢氧化钙。而产物中的氢氧化钙与粉煤灰中的活性二氧化硅和氧化铝反应生成了具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙,因此,氢氧化钙也会大量减少,具体反应式如下:
氢氧化钙的含量从侧面反应了反应(4)、(5)进行的程度。因此,我们仍可以用氢氧化钙的含量来说明粉煤灰水泥的水化程度。A1-28,B1-28,S1-28中氢氧化钙的峰值都要比KB-28的弱,说明在后期反应过程中氢氧化钙被大量消耗用来参加后续反应(4)和(5)。生成的反应物使水泥后期强度大幅度提高。其中,A1-28和S1-28中氢氧化钙的峰值最小,说明粉煤灰反应的最完全,这也是A1和S1后期强度高的原因;B1中氢氧化钙的含量次之,但要比KB中的含量少。
结合强度阐发可知,在早期,针状及棒状的钙矾石晶体对水泥抗压强度有必然的积极影响,但随着钙矾石生成量的增加,对水泥的安靖性产生了不良影响,影响了水泥的强度。而水化硅酸钙凝胶体系对水泥抗压强度有决定性作用。所以,抗折强度和抗压强度的强度变化规律并不必然会一致。
3.3SEM测试成果
从图4的SEM图可以看出,未加助磨剂的空白样中水泥颗粒表面光滑,大部门粉煤灰颗粒都没有参加水化反应。而其余的三个尝试组虽然也可从图中看到很多光滑的未参加反应的表面,但总体而言,反应都比KB组更充实。在A1和S1中有大量的棒状钙矾石晶体生成,这与3d的XRD图阐发成果一致。在B1中,虽然钙矾石的生成量不及A1、S1中的多,但是片层的氢氧化钙和絮状的水化硅酸钙凝胶含量更多。水化硅酸钙凝胶体对水泥石的强度起着决定性作用, 这也是 B1 早期强度高于其他组的原因。
 
 
从图5中水泥28d的SEM来阐发,空白样虽然也发生了必然程度的水化反应,但反应物空隙较多较大,比力松散,只有少量棒状和针状物质搭镶其中。密实程度不及A1,B1和S1。而A1组的水化产物致密,形貌均一,间隙中有棒状钙矾石桥接其中,形成一个致密的整体。B1中棒状晶体彼此穿插,布局紧密,未完全参加水化反应的粉煤灰表面致密层也已被破坏,附着了氢氧化钙与从粉煤灰析出的活性氧化铝与二氧化硅的反应产物:水化铝酸钙和水化硅酸钙等粒状物质。S1中凝胶状的水化硅酸钙大量生成,少量钙矾石镶嵌其中几乎未见没参加反应的粉煤灰颗粒。A1、B1、S1中大量生成的硅酸钙凝胶和钙矾石晶体以及致密的内部布局在宏不雅观上表示为强度的大幅度提升。
4结论
(1)三乙醇胺三异丙醇胺和尝试室便宜助磨剂都对粉煤灰水泥有必然的增强作用。但增强效果并不不异。三异丙醇胺早期增强效果最明显。三乙醇胺后期增强效果更好。尝试室便宜助磨剂则能结合二者长处,早期和后期都能达到很好的增强效果;
(2)三异丙醇胺在早期能够促进硅酸三钙和硅二钙的水化反应生成水化硅酸钙凝胶达到早强效果;三乙醇胺早期能够促进水泥中的石膏与水化铝酸钙反应生成难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体,也称为钙矾石晶体。更能在后期促进粉煤灰玻璃体的崩溃,使粉煤灰中的活性二氧化硅和氧化铝参与反应达到后期增强的效果;便宜助磨剂既能在早期促进硅酸三钙和硅酸二钙的水化又能在之后促进粉煤灰颗粒参与反应,达到早期和后期增强都比力抱负的效果;
(3)从经济实用和性价比角度考虑,便宜助磨剂成本只有不到前两者的三分之一,更易推广应用。
 

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