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三异丙醇胺的应用有哪些

来源:石家庄市海森化工有限公司_【官网】  日期:2017-09-27 09:03:49  属于:产品技术
文章摘要:矿渣水泥具有水化热低,后期强度高,抑制碱集料反应,抗硫酸盐腐蚀等优点,已在大量工程中得到应用。那么三异丙醇胺的应用有哪些?
 
矿渣水泥具有水化热低,后期强度高,抑制碱集料反应,抗硫酸盐腐蚀等优点,已在大量工程中得到应用。那么三异丙醇胺的应用有哪些

生产矿渣水泥时,由于矿渣的易磨性较熟料的差,共同粉磨时达不到各自的最佳活性粒度,而单独粉磨又会造成大量的能耗,因此在粉磨过程中采用助磨剂来降低粉磨能耗和改善水泥性能。三乙醇胺(Triethanolamine,TEA)和三异丙醇胺(Triisopropanolamine,TIPA)作为常用助磨剂的主要成分,具有很强的极性,能够降低水泥颗粒表面的自由能,防止颗粒团聚,增大颗粒的比表面积,还能加快熟料矿物的水化速率,因此受到国内外学者广泛关注。以往的研究主要集中于醇胺类有机物及其复合改性物对水泥的助磨效果,关于TEA和TIPA对矿渣水泥水化影响机理的研究目前还较少。为此,本实验选取TEA和TIPA作助磨剂,探讨了矿渣水泥在TEA和TIPA作用下的水化过程,为TEA和TIPA在矿渣水泥中的应用提供一定的依据。
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。

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
通过上述试验和分析,TIPA是一种优异的助磨剂和增强剂,能够提高水泥的流动性,通过促进固溶体特别是铁相固溶体溶解和水化提高水泥后期硬化强度。具体性能为:
(1)具有优异的助磨性能。其具有的极性基团和空间立体结构,能够使水泥颗粒粒径分布变窄,提高水泥的流动性。
(2)具有提高水泥硬化强度的性能。TIPA能够大幅提高水泥的硬化强度,最高幅度达15%,但不能超过最大掺量否则会导致非正常凝结。
(3)有促进水泥水化的作用。TIPA通过促进中间相溶解,促进水泥早期水化,温度和掺量提高促进加强;TIPA更有利于C4AF溶解和水化,能够加快石膏耗尽后中间相水化生成Afm的反应。

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