陳 濤，丁蘋蘋，任雯雯，崔培強(qiáng)

（1.錫林浩特市交通局，錫林浩特 026000；2.錫林浩特養(yǎng)路工區(qū)，錫林浩特 026000；3.二連浩特市邊防公路機(jī)械化養(yǎng)護(hù)隊，二連浩特 012600；4.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室，武漢 430070）

已有的研究結(jié)果表明，在水泥物料的粉磨過程中加入少量的外加劑（氣體、液體或固體的物質(zhì)）可以顯著提高粉磨效率、降低能耗且不影響水泥性能。通常把這類摻入水泥物料中的化學(xué)外加物質(zhì)統(tǒng)稱為水泥助磨劑。目前，國內(nèi)研究和使用的水泥助磨劑多為復(fù)合型助磨劑。為更好的適應(yīng)熟料質(zhì)量及性質(zhì)、混合材品種及性質(zhì)、磨機(jī)規(guī)格及性能、產(chǎn)品性能要求等的變化，助磨劑應(yīng)向高效型、復(fù)合型、質(zhì)量改進(jìn)型方向發(fā)展。

為考察不同品種的助磨劑對水泥綜合性能的影響，通過對摻入助磨劑以后的水泥樣品進(jìn)行3d、28d抗壓、抗折強(qiáng)度等試驗來檢測水泥的物理性能，并通過掃描電鏡檢測評價助磨劑對水泥水化效果的影響。

1 原材料與試驗設(shè)計

1.1 原材料性能

1）水泥熟料 試驗用水泥熟料的化學(xué)成分見表1。

表1 水泥熟料的化學(xué)主成分分析 w/%

2）標(biāo)準(zhǔn)砂 采用的廈門艾思?xì)W標(biāo)準(zhǔn)砂有限公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)砂，視密度為2.639g/cm3，標(biāo)準(zhǔn)砂顆粒篩分結(jié)果見表2。

表2 試驗用標(biāo)準(zhǔn)砂顆粒篩分結(jié)果

3）助磨劑 試驗采用4種助磨劑，1號為乙二醇，2號為糖蜜，3號為三異丙醇胺，4號為三乙醇胺。下文中出現(xiàn)的助磨劑編號分別對應(yīng)上述助磨劑，其中0號為不摻任何助磨劑的空白樣。試驗中各助磨劑按內(nèi)摻法摻加，摻量均為500g/t。

1.2 試驗設(shè)計

1）水泥試樣的混合與制備 采用QM－500型球磨機(jī)進(jìn)行水泥熟料與助磨劑的摻配粉磨，每組試樣15 kg，按內(nèi)摻法計算好各種材料的摻配質(zhì)量，先用人工將水泥熟料與助磨劑初步混合拌和，大致翻拌均勻后轉(zhuǎn)入球磨機(jī)中進(jìn)行二次精磨，精磨時間為60min。磨制完畢的樣品用防水防潮的牛皮紙袋封裝保存?zhèn)溆谩?/p>

2）水泥試件的制備與力學(xué)性能測試按照水泥膠砂試塊的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度試驗規(guī)程，采用磨制完成的水泥料分別進(jìn)行其抗壓、抗折標(biāo)準(zhǔn)試件的制備，水泥膠砂成型所用的模具為40mm×40mm×160mm三聯(lián)試模，凈漿試塊成型所用模具為20mm×20mm×20mm六聯(lián)條形模。膠砂試塊和凈漿試塊成型后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，然后測定3d和28d強(qiáng)度。每次拌合膠砂的材料量見表3（水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂、水的質(zhì)量比為2∶3∶1），凈漿試塊成型時的用水量為水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。

表3 拌合膠砂所用材料量

3）微觀測試 取出用無水乙醇中止水化的水泥漿體斷裂碎塊，在40℃下干燥至恒重，然后用JSM－5610LV型掃描電鏡觀察水化產(chǎn)物。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 力學(xué)性能測試

1）水泥抗折試驗 采用DKZ－5000型電動抗折試驗機(jī)分別對5組試件進(jìn)行3d和28d抗折強(qiáng)度試驗，具體試驗結(jié)果見圖1。

從圖1可以看出對于水泥砂漿的3d抗折強(qiáng)度而言，所有加入助磨劑的試樣抗折強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)樣相比相差不大，但略有上升。其中1號和4號樣的抗折強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)樣，分別為0.33MPa和0.38MPa，增幅在9.5%左右，這主要是因為這兩種助磨劑的助磨效果相對而言明顯一些，使0～30μm顆粒的含量增加，從而起到了增強(qiáng)的作用。相對而言，2、3號助磨劑的摻入均對水泥的3d抗折強(qiáng)度影響最為不明顯。

對于水泥砂漿的28d抗折強(qiáng)度而言，所有試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣相比都相差不大，其中4號試樣的增長值最大，28d抗折強(qiáng)度高出標(biāo)準(zhǔn)樣0.4MPa，增強(qiáng)比例為5.5%，再次說明4號樣品的助磨效果很好，增加了細(xì)顆粒的數(shù)量。增長值最小的為2號樣，比標(biāo)準(zhǔn)樣高0.24MPa，增強(qiáng)比例為0.76%。

2）水泥抗壓試驗 采用TYE－300電腦全自動水泥壓力機(jī)分別對5組試件進(jìn)行3d和28d抗壓強(qiáng)度試驗，具體試驗結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出對于水泥砂漿的3d抗壓強(qiáng)度而言，所有加入助磨劑的試樣抗壓強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)樣相比均有不同程度的上升，其中4號樣的3d抗壓強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)樣幅度最大，高出數(shù)值為2.87MPa，增強(qiáng)比例在16.3%左右，這主要是因為4號助磨劑的助磨效果好，進(jìn)一步增加了0～30μm的顆粒含量，從而起到了增強(qiáng)的作用。2號影響最小，增強(qiáng)強(qiáng)度值0.48MPa，僅占標(biāo)準(zhǔn)樣抗壓強(qiáng)度的2.7%。相對而言，1、3號助磨劑的摻入均對水泥的3d抗壓強(qiáng)度影響不是很明顯。

對于水泥砂漿的28d抗壓強(qiáng)度而言，所有試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣相比強(qiáng)度都有增大，其中4號試樣的28d抗壓強(qiáng)度相對于標(biāo)準(zhǔn)樣增強(qiáng)效果最為明顯，高出3.05MPa，增強(qiáng)比例為8.8%，增強(qiáng)效果最差的為3號樣，比標(biāo)準(zhǔn)樣高0.29MPa，增強(qiáng)比例為0.8%。1號和2號助磨劑對水泥的28d抗壓強(qiáng)度影響情況不明顯，即這4種助磨劑對水泥砂漿28d抗壓強(qiáng)度的影響在0.8%～8.8%之間。

2.2 水泥水化產(chǎn)物SEM顯微照片

針對前期的所有試驗基本可以肯定在所有助磨劑當(dāng)中，4號助磨劑對水泥綜合性能的不利影響是最小的，還提高了水泥的抗折和抗壓強(qiáng)度，綜合考慮，特取4號試樣拍攝SEM顯微照片，以觀察其水化產(chǎn)物，來確定其微觀結(jié)構(gòu)是否可以投入生產(chǎn)運(yùn)用。

圖3為4號水泥樣品的凈漿3d水化產(chǎn)物SEM照片。從圖3中可以清楚的看到板狀的C－S－H凝膠相數(shù)量較多，結(jié)晶完整，晶體結(jié)構(gòu)致密，凝膠相中空隙少，另外可以看到水化產(chǎn)物連結(jié)緊密，周圍的相由化學(xué)鍵和物理作用力結(jié)實(shí)的結(jié)合成為一個整體，水泥硬化漿體中各晶體發(fā)育完整，晶粒粗大，整個結(jié)構(gòu)致密，空隙少。

圖4為自配水泥空白樣的凈漿3d水化產(chǎn)物SEM照片。從圖4中可以看出，標(biāo)準(zhǔn)樣凈漿試塊的水化產(chǎn)物中空隙較多，結(jié)晶致密度不如加入了助磨劑后的水泥。

以上的分析說明，摻入4號助磨劑后的水泥水化產(chǎn)物發(fā)育良好，水化產(chǎn)物的排布結(jié)構(gòu)致密，水泥水化產(chǎn)物和混合料的結(jié)合緊密，這些都會帶來水泥的高強(qiáng)度，這與前面有關(guān)的水泥強(qiáng)度高的結(jié)論是一致的。

3 結(jié)果與討論

a.助磨劑對水泥強(qiáng)度影響不同，4種助磨劑對水泥各齡期抗折、抗壓強(qiáng)度都有一定程度提高，其中三乙醇胺助磨劑對水泥強(qiáng)度產(chǎn)生有利影響最為明顯。

b.三乙醇胺助磨劑的加入有利于水泥的水化，使其結(jié)構(gòu)更加緊密，縫隙減少。

［1］ 高建榮.水泥助磨劑疑惑解析［J］.水泥，1997（6）：12－14.

［2］ 盧迪芬，曾維平，魏詩榴.水泥工業(yè)中助磨劑的開發(fā)與應(yīng)用［J］.水泥，1900（5）：29－31.

［3］ 蔡安蘭，江朝華，嚴(yán) 生，等.助磨劑對普通硅酸鹽水泥性能的影響及作用機(jī)理［J］.南京化工大學(xué)學(xué)報，2001，23（1）：50－53.