文章|第一届全国水泥质量控制技术论坛优秀论文分享之(拾肆)助磨剂的分子结构及对水泥性能的影响

0　引　言 

   助磨剂的作用机理最早由Rehbinder与Venstem研 究表面活性剂时对金属和离子化合物的影响提出的强 度削弱理论，这一理论被称为Rehbinder效应[2-3]。随着助 磨剂应用研究的深入，学者们进行一系列理论研究[4-5]， 这些理论从不同角度诠释助磨机理，但仍需深入探索 和完善。本文就醇胺类助磨剂的分子结构对助磨机理 进行探讨。

   水泥细度依据GB/T 1345-2005《水泥细度检验方 法筛析法》进行，选用45μm方孔筛；比表面积测定依据 GB/T 8074-2008《水泥比表面积测定方法（勃氏法）》进 行；水泥胶砂强度依据GB/T17671-1999 《水泥胶砂强度 检验方法》进行；水泥颗粒粒度分布采用 LS-C（ⅡA） 型激光粒度分析仪（干法）；净浆流动度试验依据JC/ T1083-2008《水泥与减水剂相容性试验方法》进行。 

3　结果与讨论 

3.1　助磨剂中单组分对水泥性能的影响 

   三乙醇胺（TEA）和三异丙醇胺（TIPA）是常用的两 种性能优良的醇胺类助磨剂，糖蜜（TM）作为一种工业废料常以其低廉的经济成本被用于助磨剂配方中，选择合 成的助磨剂组分（OMA）同TEA、TIPA、TM三种主要组分进行试验。 

3.1.1　助磨剂中单组分对水泥粉磨效果的影响 

   由图2、图3可以看出，与空白样相比较，随着助磨剂 各单组分的加入，出磨水泥的细度和比表面积都明显改 变，这说明各组分在水泥粉磨过程中的具有明显的助磨 作用。其中，针对于该配比的水泥原材料，三乙醇胺、三 异丙醇胺和OMA在掺量达到0.03%以上时细度曲线趋于 平缓，也就是说，当掺量达到0.03%以上时，助磨效果的 提升效果不再明显，而经济成本却在增加；糖蜜的掺量 达到0.02%以上时曲线也开始趋于平缓。相对于空白样 的比表面积，掺量在0.03%时，TEA增加4.7%，TIPA增加 5.0%，OMA增加4.7%，糖蜜掺量在0.02%时比表面积增 加2.6%。出于助磨效率和经济成本的综合考虑，宜选择 适当掺量的助磨剂组分进行复配。

 3.1.2　助磨剂中单组分对水泥力学性能的影响 

   由表2可以看出，助磨剂各组分对水泥各龄期的强 度增加起了积极的作用，其中TEA掺量在0.03%时3d和 28d压强较空白样分别增加了9.7%和4.1%，TIPA增加了 6.3%和7.7%，OMA增加了10.5%和5.9%；糖蜜在0.02% 掺量时3d和28d压强较空白样分别增加了6.8%和1.8%。由数据可见，0.03%掺量时OMA和TEA在提高3d强度上 表现突出，而TIPA在28d强度提高上较为明显。 

 3.2　复配助磨剂对水泥性能的影响 

   根据助磨剂单组分对水泥性能的影响，综合考虑助 磨效果与经济成本，以掺量为0.02%TEA、0.01%TIPA、 0.02%糖蜜为主要组分，适当添加次要组分，复配掺量为 0.1%的醇胺类助磨剂（A）；以0.01%TEA、0.005%TIPA、 0.015%OMA、0.02%糖蜜为主要组分，适当添加次要组 分，复配掺量为0.1%的新型助磨剂（OMA-3），通过试验 比较两种复配助磨剂对水泥性能的影响。 

3.2.1　复配助磨剂对水泥粉磨效果的影响 

表3可以看出，两种复配助磨剂的加入都明显提高了 水泥的粉磨效果，相对于空白，OMA-3的45μm筛余降低 了16.5%，醇胺类助磨剂（A）的比表面积增加了5.8%。 

3.2.2　复配助磨剂对水泥力学性能的影响 

   由表4可以看出，助磨剂的加入使水泥标准稠度用水 量有所增加，有机物的加入对混凝土减水剂与水泥的相容性会造成一定影响，OMA-3的影响较醇胺类助磨剂A的影响小；对于凝结时间，两种助磨剂的加入使水泥的初 凝和终凝都有所缩短，这说明助磨剂促进了水泥的水化作用；从水泥3d和28d的抗压强度来看，OMA-3的3d强度 比空白提升了13.1%，优于醇胺类助磨剂A，而后者的28d 强度比空白增加了6.3%，优于前者。 

3.2.3　复配助磨剂对水泥颗粒级配的影响 

   水泥颗粒粒径大小决定了水泥的水化速率，由表5可以看出，加入助磨剂A与OMA-3的水泥颗粒粒径小于 30μm的粒度范围较空白样分别增加6.6%和6.1%，而大 于80μm的粒度范围较空白样分别降低了40.5%和55.2%， 优化的粒径分布促进了水泥的水化反应，这也印证了复配 助磨剂对水泥力学性能的影响。 

3.2.4　复配助磨剂对水泥与聚羧酸减水剂相容性的影响 

由表6可以看出，醇胺类助磨剂A的加入，使水泥初 始净浆流动度比空白水泥下降了2.2%，60分钟流动度经 时损失比空白增加12.0%；而掺加OMA-3的水泥初始净浆 流动度比空白水泥下降了0.7%，60分钟流动度经时损失 比空白增加8.0%，表现出较好的相容性。 

4　结　论 

（1）助磨剂的单组分 试验中，选择的四种助磨剂 组分在该配比的P·O42.5水泥粉磨中都有较好的助磨 效 果，对水泥力学性能的影响中OMA、三乙醇胺与糖 蜜对早期强度影响较大，三异丙醇胺则对28d强度提升 效果好； 

（2）选择合适组分复配的助磨剂对水泥助磨作用和 早期强度的提升较单组分效果更好，这在OMA-3上表现 得更为明显。而对28d强度的提升，醇胺类助磨剂A要优 于OMA-3；复配助磨剂能够明显改善水泥的颗粒级配； 复配助磨剂对水泥与聚羧酸减水剂的相容性略有影响， OMA-3对相容性的影响较小； 

（3）根据助磨剂在水泥粉磨中吸附-分散原理，合成 类似醇胺类分子结构的OMA助磨剂组分，与其它组分合 理复配得到的OMA类助磨剂，经济成本较醇胺类复配助 磨剂下降约30%，在对水泥的粉磨效果、力学性能和对水泥聚羧酸类减水剂的相容性上，表现出优异的性能， 具有较强的市场竞争力。                                    

本文作者：董辰光，吴昊泽，李　锋，冯　兆，王惠忠

山东省水泥质量监督检验站