產品技術

三乙醇胺助磨劑對水泥與聚羧酸系減水劑適應性的影響及其機理

來源: 石家莊市海森化工有限公司  日期:2019-08-29 09:30:23  屬于:產品技術
文章摘要:
摘要 
測試了以三乙醇胺(Triethanolamine,TEA)為助磨劑所磨制的水泥(TEAGC)的基本物理性質,探究了 TEAGC與聚羧 酸系減水劑體系漿體流動性及經時流動性的變化規律,并通過吸附量測定、水化熱分析、 TEA 溶出量測試分析以及水泥顆粒表面性質分析等方法揭示了 TEA 的助磨機理及其對水泥與 PCE適應性的影響機理.結果表 明,TEA 作為助磨劑使用時,當其摻量為0%~0.02%時,所磨制的水泥與PCE適應性良好,其原因為少量的TEA改善了水泥顆粒的 粒徑分布;當其摻量為0.02%~0.04%時,TEAGC與PCE出現適應性不良的現象,其原因為PCE吸附量降低,水泥水化速率加快.

實驗

原材料 水泥熟料.二水石膏和三乙醇胺均為化學純.聚羧酸減水劑固含量為 40%.拌合水為可飲用水. 

實驗方法 采用美國 BeckmanCoulterLS230型激光粒度儀測定。水泥的顆粒粒徑.測試范圍為0.04~2000.00μm,得到水泥 粉體的粒度分布曲線及相應的統計值(以體積百分數計). 水泥凈漿流動度按照混凝土外加劑勻質性試驗方法 (GB8077G2012)規定的方法進行試驗.

采用日本 HitachiUG3310紫外可見光光度計測試并計 算水泥顆粒對 PCE 分子的吸附 量.通 過測 試 不同 濃 度的 PCE的標準溶液繪制出濃度與吸光度的標準曲線,擬合回歸 方程 Ads=0.01741c+0.07386,測定未知濃度樣品的吸光 度,將其代入回歸方程,計算樣品濃度,再結合初始漿體中 PCE的摻量反推出水泥顆粒對 PCE分子的吸附量. 采用四通道微量熱儀(ThermometricsTAMair)測定空 白組和由不同摻量 TEAGC拌合而成的漿體的水化熱.儀器 溫度最小分辨率為0.1 ℃,自動數據采集系統每隔1min采 集一次數據. 采用日本 TOCGVCPN 型總有機碳分析儀測試 TEA 分 子溶出量,在水灰比為3.0的情況下,將不同摻量 TEAGC加 水拌合3min后的漿體裝入離心管中,在10000r/min轉速 下離心4min,收集上層清液作為測試樣品. 采用 HP6890型氣相色譜儀分析水泥表面性質,以高純氮氣作載氣,控制流速20mL/min.其工作原理是分子探針 通過裝待測樣的色譜柱,利用不同探針分子與待測樣之間的 相互作用或相同探針分子與不同待測樣品間的相互作用存 在差異,而導致保留體積的不同,從而可以測定待測樣品的 表面狀態.

實驗結果與機理 
TEAGC的物理性質及助磨機理
基本物理性質 將 TEA 加水配制成質量分數為50%的溶液,按照一定摻量(按照熟料與石膏總質量的百分比計)與水泥熟料和二水石膏混合后,加入到球磨機中進行粉磨,控制出磨水泥比表面積為(370±10)m2/kg,

實驗結果表明,將水泥粉磨至同一比表面積范圍時,隨著TEA 摻量(0%~0.04%)的增加,所磨制水泥的物理性質均呈現規律性變化:水泥粉磨時間逐漸縮短,磨制水泥的各尺度篩余量均逐漸降低,初凝時間和終凝時間均逐漸縮短. 由實驗結果可知,TEA 的摻加可顯著影響水泥顆粒的粒徑分布.隨著粉磨時 TEA 摻量的增加,粒徑范圍為0~20μm 時,水泥顆粒的體積分數不斷增加;粒徑范圍為20~160μm 時,顆粒的體積分數降低.粒徑分布測試結果與各尺度篩余 量測試結果一致. 
 
從水泥表面性質角度探究TEA助磨機理 表面能是產生物質新表面時對分子間化學鍵破壞的度量.在固體物理理論中,表面能可以衡量固體材料分解成小塊需要的能量,即表面能越大固體破碎成粉體時需要消耗更 多的能量.粘附功是指不同物質接觸時,相鄰分子有相互作用力,將相鄰分子分離則需做功,這種功稱為粘附功,也可以 理解為兩種不同物質相互吸附時所釋放的能量.粘附功越 大,兩者的吸附能力越強. TEA 摻量分別為0%和0.04%的情況下,所磨制的水泥在相同探針分子、不同表面覆蓋率下的總表面能和粘附功,其中表面覆蓋率(Surfacecoverage)表示噴入探針分子 的摩爾數(n)與當水泥顆粒表面理論上完全覆蓋探針分子單 分子層時探針分子的摩爾數(nm )之比.

結果可知,當探針分子表面覆蓋率較小時,兩種水泥樣品的表面能存在明顯差異:0.04%摻量 TEAGC 的 總表面能和粘附功均顯著低于空白水泥.圖3中水泥顆粒 表面上的總表面能分布曲線表征了在水泥樣品表面上具有 一定總表面能的表面顆粒的分布情況,可以看出,摻加 TEA 后顆??偙砻婺艿姆植及l生了明顯改變,空白組水泥的總表 面能分布范圍為65~130mJ
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