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三异丙醇胺的作用有哪些

来源:石家庄市海森化工有限公司  日期:2017-09-23 09:30:22  属于:产品技术
文章摘要:高炉炼铁熔融的矿渣在骤冷时,来不及结晶而形成的玻璃态物质。常见的助磨剂有乙二醇、三乙醇胺、三异丙醇胺等,三异丙醇胺(TIPA)因其空间立体的分子结构,有很强的极性,在水泥粉磨时能够起到很好的分散颗粒的作用,那么三异丙醇胺的作用有哪些?
高炉炼铁熔融的矿渣在骤冷时,来不及结晶而形成的玻璃态物质。常见的助磨剂有乙二醇、三乙醇胺三异丙醇胺等,三异丙醇胺(TIPA)因其空间立体的分子结构,有很强的极性,在水泥粉磨时能够起到很好的分散颗粒的作用,那么三异丙醇胺的作用有哪些
三异丙醇胺 矿渣水泥水化硬化
三异丙醇胺的作用有哪些?请看以下实验:
 
2试验
2.1原材料
试验用原材料化学成分见表1,其中石膏为二水石膏。
2.2试验方法
为研究不同掺量三异丙醇胺对水水化硬化的影响,设计了表2方案。
水泥样品制备:将熟料、矿渣、石膏按质量比60∶35∶5混合均匀,三异丙醇胺用少量水稀释后,洒在混合料表面,然后在500mm×500mm球磨机中粉磨30min。
按水灰比0.3成型水泥净浆试体(2cm×2cm×2cm),并养护至相应龄期后,用铁锤破碎,用磁铁吸出铁屑,取试块中央部位并用无水乙醇终止水化,一部分用于扫描电镜(SEM)观察水化产物的形貌及其硬化浆体的微观结构;另一部分用于差热检测分析。
水泥胶砂强度检测按GB/T17671-1999进行;水泥细度检测按照GB/T1345-2005《水泥细度检验方法筛析法》进行;化学结合水含量的测定参考文献进行。
3结果与讨论
3.1三异丙醇胺对矿渣水泥胶砂强度的影响
不同掺量的三异丙醇胺对矿渣水泥胶砂强度的影响见表3。
由表3可知,三异丙醇胺可以提高矿渣水泥的胶砂强度,并随着其掺量的增加,矿渣水泥的强度在整体上呈增长态势。这可能由于三异丙醇胺在水泥熟料粉磨的过程中起到了助磨的作用,从而使水泥的颗粒的比表面积增加,水化速度加快,生成了更多的水化硅酸钙凝胶和钙矾石,早期强度提高。但同时也可以看出,A4和A5的强度提高相对于A3来讲,有了下降的趋势,这说明,三异丙醇胺助磨剂有一个最佳掺量,对本实验来讲,0.03%为最佳掺量,A3相对于A0,28d抗压强度增加了6.2MPa,单从强度这一指标来看,粉磨30min的情况下,矿渣水泥的强度已经达到普通硅酸盐水泥的强度,提高了一个标号。
3.2三异丙醇胺对矿渣水泥化学结合水的影响
为研究不同三异丙醇胺掺量对矿渣水泥不同龄期水化程度的影响,对A0-A5样品进行了化学结合水测定。不同龄期各试样的化学结合水见表4。
从表4可知,水化各龄期掺有助磨剂的各试样都要比空白样的化学结合水要高,这说明掺有助磨剂的情况下,矿渣水泥水化程度提高,有更多的水化产物生成。同时从表中也可以看到,不同掺量下的各试样,同龄期以A3样品化学结合水数值最高,这与水泥胶砂强度结果一致。同时,还可以看到,A4和A5样品的化学结合水数值要比A3低,这也与水泥胶砂强度结果相符合。
从表4可以看到,最佳掺量A3样品3d和28d的化学结合水比A0分别高2.1%和3.3%,这说明三异丙醇胺助磨剂无论在水泥水化早期还是水化后期都很大程度提高了水泥的水化程度。从强度方面看,没有产生早期强度增长高,后期强度增长低甚至倒缩等不利影响。
3.3三异丙醇胺对矿渣水泥颗粒分布的影响
为了进一步研究三异丙醇胺矿渣水泥颗粒形态的影响,对磨制出的样品进行了细度(筛孔0.08mm),见表5
从表5中可以看到,随着助磨剂掺量的增加,矿渣水泥的细度逐渐降低,这说明三异丙醇胺在水泥粉磨过程中起到了细化颗粒的作用。同时发现,A4与A5样品的细度相对于A3仅降低0.1%,从经济效益出发,A3为最佳掺量。为此,为进一步探讨三异丙醇胺对矿渣水泥各粒级的颗粒分布的改变,选取了A0与A3作为代表样,进行粒度分布测试,见表6。
从表6数据可以看到,三异丙醇胺对矿渣水泥颗粒的粒径分布有明显的影响,具体表现为:1~3μm、3~32μm颗粒含量增加,32~80μm和大于80μm颗粒含量减少,即矿渣水泥颗粒大颗粒含量减少,小颗粒含量增加。小于1μm的极细颗粒在水泥拌合过程中就水化,对强度增长没有贡献,由于三异丙醇胺的加入使得小于1μm的颗粒没有明显变化,说明没有过粉磨的现象;1~3μm颗粒含量高,3d强度就高,由于1~3μm颗粒A3比A0增加了1.65%,导致A3早期强度有了提高;3~32μm的颗粒含量越高,越有利于28d水泥胶砂强度的形成,由于3~32μm增加了4.64%,所以A3在28d时的强度也有提高。
3.4矿渣水泥硬化浆体SEM分析
为研究三异丙醇胺对矿渣水泥水化硬化的影响,取A0与A3为代表样,对其硬化浆体进行SEM显微分析,如图1和图2。
从图1可以看到,矿渣水泥A0水化3d时,絮状C-S-H凝胶覆盖在未水化的水泥颗粒表面,但是明显水化程度较低,表面轮廓清晰可见,水化产物直接没有相互胶结,比较分散,形成的空间网络较为疏松,看不到Ca(OH)2的生成,这可能是由于试验中矿渣掺量较高,水泥水化较慢,导致生成的Ca(OH)2量较少。相对而言,A3样品在水化3d时已经形成较为致密的结构,针状钙矾石与絮状C-S-H相互交织在一起,大量Ca(OH)2穿插其中,说明三异丙醇胺的助磨作用,使得水泥颗粒的水化程度提高,早水化早期就能够形成较多的水化产物,从而提高水泥强度。同时,从照片观察,没有其他新型的产物,三异丙醇胺并没有改变水化产物的类型。
从图2可以看到,矿渣水泥A0水化28d时,水化产物增多,但水化产物间连接不够紧密,仍有空隙,而A3样品水化28d时,可以看到水化产物非常致密,有大量的片状Ca(OH)2生成,形成晶簇,原因可能是,由于A3样品水化较快,水化过程中没有为Ca(OH)2提供足够的时间和空间来转移和分散,导致形成集中,但同时可以看到,Ca(OH)2与周围水化产物几乎成一个整体,没有明显的界限,这可能也是其后期强度也有很好的增长而没有倒缩的原因。
3.5矿渣水泥硬化浆体的差热分析
图3矿渣水泥水化3d的DTA曲线Fig.3DTAcurveofslagcementhardenedpasteat3d不同的水化产物在加热过程中脱水、分解的温度各不相同,体现在DTA曲线上就会在不同温度下出现不同的峰和谷。为此,取A0与A3为代表样,进行差热分析,如图3。
由图3可以看出,二者的图谱谱形相似,DTA曲线吸热峰都一样,都在114.1℃、467.5℃、697.8℃有吸热峰,这些峰分别对应C-S-H和水化硫铝酸钙(AFt)脱水、Ca(OH)2脱水、碳酸钙分解的吸热峰。同时,在114.1℃处的峰,A3的峰要比A0深而窄,说明A3的水化硫铝酸钙和AFt要相对多些,这也从侧面说明了水化3d时,掺有三异丙醇胺的水化样在水化早期有较多的水化产物生成。另外,从曲线上来看,没有新的水化产物吸热峰和放热峰,说明三异丙醇胺对矿渣水泥在水化产物的影响上来看,仍以C-S-H和水化硫铝酸钙(AFt)及Ca(OH)2为主。
4结论
(1)三异丙醇胺可以提高矿渣水泥的强度,并且对3d和28d强度都有很好的提高,以0.03%为宜;
(2)三异丙醇胺改善了水泥的颗粒粒径分布,提高了对水泥强度起主要作用的3~32μm颗粒的含量;
(3)从差热分析的测试结果看,三异丙醇胺没有改变矿渣水泥的水化产物,仍然以C-S-H和水化硫铝酸钙(AFt)及Ca(OH)2为主。
 

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