一乙醇二异丙醇胺对水泥性能的影响试验研究

助磨剂在水泥行业作为降低生产成本、促进节能减碳的添加剂，在优化工艺和水泥性能指标方面发挥着越来越重要的作用，本文对一乙醇二异丙醇胺（EDIPA）作为水泥助磨剂在助磨和增强作用方面进行了试验研究，探讨对粉磨时间和水泥物理性能的影响。1、试验原料及方法1.1试验原料一乙醇二异丙醇胺（EDIPA，主含量≥85%）、三异丙醇胺（TIPA，主含量≥85%）、二乙醇单异丙醇胺（DEPA，主含量≥85%）取自我公司生产产品，其中EDIPA分子结构式如图1所示。三乙醇胺（TEA，主含量≥85%）购自湖北仙粼公司销售产品。试验P·O42.5水泥分别取自华新和海螺3家子公司A、B、C，小磨试验原材料熟料、混合材料（石灰石、磷渣、高硅石）和二水石膏取自公司A。熟料化学成分及矿物组成见表1。图1EDIPA化学结构分子式和三维构象表1熟料化学成分及矿物组成%1.2试验方法强度按照GB/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行测定；45μm和80μm筛筛余量按照GB/T1345—2005《水泥细度检验方法筛析法》测定，标准稠度用水量和凝结时间按照GB/T1346—2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测定；称取物料5kg（80%熟料、4%石灰石、6%磷渣、4%高硅石、6%二水石膏），掺入DEIPA于Φ500mm×500mm标准试验磨中粉磨，并对粉磨后水泥进行各种物性测试。2、试验结果与讨论2.1EDIPA对水泥物理性能影响表2按0.02%质量比在水泥中加入TEA、TIPA、EDIPA、DEPA，相比空白组在水泥净浆标准稠度用水量方面TEA在第一、三组试验增加用水量3g和1g，加入EDIPA、TIPA、DEPA的水泥与空白组标准稠度用水量相同。在水泥净浆凝结时间方面，EDIPA与TIPA、DEPA的影响非常接近，初凝表现为缩短几分钟，终凝可能缩短也可能延长几分钟，TEA三组样品均表现出缩短凝结时间现象，初凝和终凝分别平均缩短12min和7min。表2TEA、TIPA、EDIPA、DEPA对水泥净浆影响TEA、TIPA、EDIPA、DEPA对水泥抗压强度激发对比见图2。图2TEA、TIPA、EDIPA、DEPA对水泥抗压强度激发对比图2显示与空白组相比，TEA试验组3d、28d抗压强度平均提高2.2MPa和-0.4MPa，TIPA试验组3d、28d强度平均提高-0.4MPa和4.2MPa，EDIPA试验组3d、28d强度平均提高0.4MPa和5.3MPa，DEPA试验组3d、28d强度平均提高1.8MPa和2.2MPa，3d强度增幅比较：TEA＞DEPA＞EDIPA＞TIPA，28d强度增幅比较：EDIPA＞TIPA＞DEPA＞TEA，EDIPA对3d抗压强度起到弱激发作用，对28d抗压强度起到强激发作用。EDIPA在高碱性的水泥浆体溶液中与Al3+和Fe3+络合，生成可溶性络合物，能够促进C4AF水化生成AFt，改变了Ca（OH）2在水泥石水化进程中的存在数量，进而加速了硅酸盐矿物的水化，激发混合材料的活性，表现出加快水化速率、改善水泥石孔结构、优化水化产物形貌、激发混合材料反应的结果，增加水泥石强度。图3是EDIPA在0~0.03%范围掺量变化对水泥3d和28d抗压强度的影响，从图3（a）可以看出，3d抗压强度在A组样品中先升后降然后趋于平稳，B、C组样品中呈下降趋势；由图3（b）可见，28d抗压强度随着掺量增加而上升，试验组A、B、C对比空白组平均增长5.6MPa，EDIPA掺量每提高0.002％强度上升0.42MPa，A、C组样品分别掺到0.012％和0.014％增进到一定程度后开始回落，B组样品随着掺量递增，强度持续提升。2.2EDIPA对粉磨时间影响图4是TEA、TIPA、EDIPA、DEPA在掺量0.02%、小磨研磨时间30min条件下对水泥细度（45μm和80μm筛筛余）的影响，四种材料都表现出助磨效果，相同研磨时间细度变化幅度较为接近。45μm筛筛余量较空白组平均下降4.5%，对比助磨效果：EDIPA＞TIPA＞DEPA＞TEA；80μm筛筛余量较空白组平均下降0.4%，对比助磨效果：EDIPA=TEA＞TIPA＞DEPA。图3不同EDIPA掺量对水泥抗压强度影响图4TEA、TIPA、EDIPA、DEPA对水泥细度影响EDIPA等类似结构的三羟烷基醇胺，具有极性、结构不对称且存在正负电荷中心，易吸附于水泥粉磨而破裂面的Ca-O离子键断裂所造成的Ca2+活性位点，饱和断开价键屏蔽颗粒间的聚集力以防止聚集发生，从而表现出对粉磨过程的促进作用。图5为粉磨时间在24~39min，空白组和掺入0.02%EDIPA的45μm筛筛余量随着粉磨时间的变化，可以看出，掺EDIPA各组样品较空白组低3.1%~4.2%，在27~30min粉磨段时间两者差值相对较大，空白组在36~39min之间45μm筛筛余量变化不明显，在钢球表面形成垫层产生过粉磨现象，而掺入EDIPA试验组样品仍在逐步降低。图5EDIPA对筛余量的影响3、结论（1）EDIPA在水泥增强和助磨方面的促进作用与TEA、TIPA、DEPA比较类似，对水泥净浆标准稠度用水量和凝结时间影响幅度非常小，与对照组相比3d抗压强度增长0.4MPa，28d抗压强度增长5.3MPa，28d抗压强度激发效果在四种材料中最为显著。掺量在0~0.03%区间范围内3d抗压强度增减趋势不一，28d抗压强度基本呈持续增长趋势，且变化幅度明显大于前者。（2）EDIPA掺量在0~0.03%范围内，28d抗压强度随着掺量增加而上升，但加入比例在0.012%~0.014%后增长趋势开始放缓，从助磨剂生产使用经济性能角度，建议按0.012%~0.014%作为后强原材料组分与TEA、DEPA搭配使用，尤其适用于高镁、高碱熟料和28d抗压强度增进弱的水泥厂。（3）EDIPA助磨性能方面略优于T