產品技術

三異丙醇胺TIPA對硅酸鹽水泥的性能影響

來源: 石家莊市海森化工有限公司  日期:2019-12-19 15:51:32  屬于:產品技術
文章摘要:

水泥在國民基礎設施建設,和經濟發展中不可或缺的基礎原材料。但隨著環境污染日益加劇,水泥的生產還處于高能耗產業。據統計每生產一頓水泥熟料約消耗120kg標煤、耗電80kWh。另外,在生產過程中還會排放出大量的粉塵、CO2、SO2等污染物?,F在市場廣泛常用的是硅酸鹽礦物水泥,它主要成分是硅酸三鈣(C3S)、硅酸二鈣(C2S)、鋁酸三鈣(C3A)和鐵鋁酸四鈣(C4AF)。當與水摻和后,礦物遇水發生水解或水化反應而變成水合物,水化速度的快慢影響水泥的強度,鋁酸三鈣、硅酸三鈣對水泥的凝結時間和早期強度起決定作用。這種硅酸鹽水泥適用范圍:

1、用于一般工業與民用建筑物中,并可配置高品混凝土和各種混凝土預制構建。

2、用于地下、水工及海水工程。

3、用于高溫受熱工程和大體積混凝土澆筑工程。

硅酸鹽礦渣水泥和普通硅酸鹽水泥最大的區別有:

01、摻料,礦渣水泥石灰石或?;郀t礦渣產量為6%~15%,而普硅水泥摻量為5%以內。

02、性能普硅水泥早期強度和后期強度增長都比較快,在低溫情況下增長速度也比礦渣水泥塊,抗腐蝕性能比較差,水化熱高,抗凍、耐磨性好。

03、礦渣水泥早期和低溫環境下強度增長較慢,后期增長速度較快,水化熱較低,抗腐蝕性、耐熱性較好,但干縮變形大,析水性大,耐磨性差。

04、厚大體積混凝土和在高濕環境或永遠處在水下的混凝土優先選用礦渣水泥。但一般情況下普硅水泥都可以使用。

水泥的后期強度決定著施工質量,而三異丙醇胺TIPA對于后期強度的增強作用存在一個最佳摻量值。石灰石粉則對早、后期強度均有不利影響,摻量越少越好。為進一步研究TIPA與NaCl復合應用于石灰石硅酸鹽水泥的情況,以及石灰石粉細度所帶來的影響,在以上研究的基礎上選取三種不同細度的石灰石粉(重質碳酸鈣粉)在0.07%TIPA和0.1%NaCl的復合作用下進行了相關實驗研究。

 
復合作用下得到以下幾項結論:

01、石灰石粉對水泥各齡期強度的降低/增強效果隨粒徑和摻量的增大而消弱,但都表現出一致的增強趨勢。其中,800~600目和600~400目的石灰石粉的效果類似,在該試驗范圍內對28d強度都有較好的增強作用。而400~300目的石灰石粉摻量在5%時對28d強度有增強效果,而摻量增加到10%時在28d齡期內沒有表現出增強效果。

02、石灰石粉在水化早期可促進C3S的水化,對其后期影響不大。石灰石粉的細度對水泥中熟料礦物間的水化沒有顯著影響,但是,石灰石粉越細越有利于石膏耗盡后碳鋁酸鈣的生成,同時使水化放熱量增大。水化歷程與強度結果相對應,摻800~600目和600~400目的石灰石粉的仍然表現出相似的水化性能。另外,本章水化量熱實驗再次表明TIPA能夠促進水泥中AFt的生成。

03、不同細度的石灰石粉摻入后都使總孔隙率增大,水化凝膠孔隙和連通孔隙減少、大孔增加。尤其是粒徑較大的石灰石粉使大孔增加顯著,孔隙分布粗化。

 
結論:

TIPA作為助磨劑組分應用較多,而對其助磨、增強之外的性能影響的研究較少。本文圍繞TIPA對硅酸鹽水泥和石灰石硅酸鹽水泥的強度、水化過程和硬化漿體微觀孔結構的影響進行了研究。其中,重點研究了TIPA及其與NaCl的復合對石灰石硅酸鹽水泥相關性能的影響

通過以上研究,得出一些TIPA以及CaCl和石灰石粉摻量、細度等對硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥的相關新的研究結論,主要有如下幾項:

01、TIPA能夠促進C4AF水化生成AFt,對C3S的水化沒有顯著影響。在石灰石硅酸鹽水泥中,當TIPA促進AFt的生成使石膏耗盡,CaCO3與水化鋁酸鈣生成碳鋁酸鈣得反應抑制了AFt向AFm的轉化。

02、TIPA具有引氣分散作用。引氣導致水化早期漿體內大孔的增加,使早期強度降低。TIPA對AFt生成的促進和分散作用使水化凝膠結構致密化,連通孔隙減少。隨水化齡期的延長,水化產物的生長和填充消弱了引氣帶來的不利影響,使初始水化中引氣產生的孔隙減少,有利于后期強度的發展。

03、TIPA對強度的影響則是以上水化產物相和微觀孔結構隨齡期發展的綜合效應表現,與硬化漿體和石英砂骨料間的界面粘結無關。不同摻量的TIPA,應用于不同的水泥所表現出的綜合效果是不同的。因此,對于不同的水泥,TIPA可能會存在不同的最佳摻量值。

  TIPA單獨應用于硅酸鹽水泥主要對后期強度有顯著增強。而TIPA使石灰石硅酸鹽水泥砂漿和凈漿的各齡期強度增加,且后期增強顯著。由于石灰石粉本身的分散作用,TIPA對石灰石硅酸鹽水泥的增強作用更好。無論是對硅酸鹽水泥還是石灰石硅酸鹽水泥,TIPA的強度增強作用都是隨齡期的延長而逐漸增強的。 

04、NaCl能夠增加水泥礦物的溶解度,通過與水化產物CH反應生成復合物而促進C3S的水化,具有顯著早期增強作用。石灰石粉本身的分散和促進C3S水化的作用,使NaCl促進C3S水化的作用消弱。當與TIPA同時應用時,NaCl能夠增強TIPA對C4AF水化的促進作用。
  TIPA能夠促進C4AF水化生成AFt,且NaCl對這一效應有促進作用。而TIPA可增強NaCl增溶和促進水化效應的發揮。

05、石灰石粉中的CaCO3與水化鋁酸鈣可反應生成碳鋁酸鈣。在TIPA作用下,水化早期可生成三碳型碳鋁酸鈣和半碳型碳鋁酸鈣兩種,其中半碳型比三碳型的更易于存在。當TIPA促進C4AF水化生成AFt將石膏耗盡,CaCO3與水化鋁酸鈣反應生成碳鋁酸鈣抑制了AFt向AFm的轉化。石灰石粉在水化初期的晶核效應可促進C3S的水化,但對后期C3S的水化沒有顯著影響。TIPA和NaCl的復合使用可增強石灰石粉對C3S水化的促進作用。

06、石灰石粉在摻量很小時對1d強度有利。一般情況下,石灰石粉的摻入會使各齡期水泥強度降低,且大摻量的石灰石粉使強度顯著降低。在TIPA和NaCl復合作用下,石灰石粉對水泥各齡期強度的降低/增強效果隨粒徑和摻量的增大而消弱,但都表現出一致的增強趨勢。其中,800~600目和600~400目的石灰石粉的效果類似,摻量在10%以內都有較好的后期增強作用。而400~300目的石灰石粉增強效果相對較差。石灰石粉的細度對水泥中熟料礦物的水化沒有顯著影響,但是石灰石粉越細越有利于石膏耗盡后碳鋁酸鈣的生成。

07、同一水泥,W/C=0.5、20℃條件下48h內的放熱量大小主要由水化速率減速期出現的第三放熱速率峰、即AFm或碳鋁酸鈣的生成放熱量所決定。而第三放熱速率峰的出現是由TIPA所導致的,所以,同一水泥TIPA摻量越大,石灰石粉越細,48h內的放熱量越大。

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