一種增強型水泥助磨劑試驗研究

2024年3月18日發(作者：包煎)

　第

２９

卷　第6期中國建材科技

2020年12月　

一種增強型水泥助磨劑試驗研究

Experimental study on an enhanced cement grinding aid

曹虎 李海燕 艾春琿 陳夢龍 劉金鑫 宋劉平 劉鵬

（山東中巖建材科技有限公司，山東 棗莊 277110）

摘要：通過在助磨劑配比中加入硫氰酸鈉和醇酯混合物，與采用三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺為主要原材料制備

的助磨劑進行對比，分析水泥3d、28d抗壓強度增強值，結果表明，硫氰酸鈉摻量在12%時水泥3d強度有明顯提高，

醇酯混合物替代50%三乙醇胺時對水泥28d強度有較好的激發作用。選擇合適的硫氰酸鈉和醇酯混合物用量復配

助磨劑，在維持助磨劑材料成本基本不變情況下，對水泥3d、28d強度有進一步提高。

關鍵詞：硫氰酸鈉；醇酯混合物；助磨劑；強度激發

Abstract:

In this paper, by adding sodium thiocyanate and alcohol ester mixture into the grinding aid, and comparing

with the grinding aid prepared by using triethanolamine and diethanol monoisopropanolamine as the main raw materials,

the strength enhancement value of cement in 3d and 28d is analyzed. The results show that the 3d strength of cement is

obviously improved when sodium thiocyanate content is 12%, and the 28d strength of cement is better stimulated when

alcohol ester mixture replaces 50% triethanolamine. Choosing the appropriate amount of sodium thiocyanate and alcohol

ester mixture to mix grinding aid can further improve the 3d and 28d strength of cement under the condition of keeping

the cost of grinding aids unchanged.

Keywords:

sodium thiocyanate; alcohol ester mixture; grinding aid; intensity excitation

中圖分類號：TQ172.4+6　文獻標志碼：A　文章編號：1003-8965（2020）06-0076-03

0 前言

助磨劑是在水泥粉磨時加入水泥磨中起助磨作用的一

種水泥外加劑，能夠顯著提高粉磨效率，降低單位水泥能

耗。目前，水泥廠對助磨劑的需求不僅是提高水泥粉磨效

率，而且更注重助磨劑對水泥強度增強的效果。

在目前的助磨劑配比中，主要使用三乙醇胺、二乙醇

單異丙醇胺、三異丙醇胺醇胺等醇胺類材料來提高水泥的

強度。隨著對水泥早期及后期強度的要求提高，醇胺類材

料的摻量也不斷提高，已接近醇胺類材料最佳使用范圍的

上限，同時醇胺類材料的成本較高，直接導致助磨劑的成

本變高。使用具有提早強效果的硫氰酸鈉和能夠對醇胺類

產生激發作用的醇酯混合物作為替代材料，能夠有效解決

上述問題，提高助磨劑的增強效果

[1-4]

。

1.2 試驗方法

熟料經破碎后，加入直徑

Φ

500mm

×

500mm的實驗室

小磨進行粉磨，每次粉磨5.0kg，粉磨時間30min，出磨時間

5min。制備得到P.C32.5空白水泥和P.O42.5水泥。采用助

磨劑物理滴加方式成型水泥膠砂試樣，助磨劑摻量0.4

‰

，

對比分析不同助磨劑對水泥3d、28d強度的影響。水泥膠

砂抗折、抗壓強度參照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度

檢驗方法》進行測試。

小磨水泥物料配比見表2。

表2 小磨試驗水泥配比

水泥品種

P.C32.5

P.O42.5

熟料（%）礦粉（%）爐渣（%）石膏（%）

5522185

751555

1 試驗

1.1 原材料

硅酸鹽水泥熟料、礦渣、爐渣和石膏均取自棗莊中聯

水泥有限公司。熟料的化學組成如表1所示。石膏為天然

二水石膏（CaSO

4

·2H

2

O），結晶水15.64%，SO

3

含量44%。

表1 水泥熟料的化學組成

化學成本

含量/%

燒失量

0.35

SiO

2

Al

2

O

3

Fe

2

O

3

CaO

23.516.023.6462.49

MgO

2.43

K

2

O

0.57

2 結果與分析

2.1 硫氰酸鈉對水泥強度的影響

硫氰酸鈉(SN)能提高水泥的早期反應速度，加快水泥

漿體水化，增大水化放熱速率，可作為早強劑使用。在普

通型醇胺類助磨劑基礎上添加SN復配一種增強型水泥助

磨劑，進一步提高水泥抗壓強度，并與普通型助磨劑做強

度對比。SN摻量對水泥強度的影響見表3、表4。

表3和表4表明，助磨劑中摻加SN后能有效提高水泥

的3d強度，對于P.C32.5水泥SN的提強效果更為明顯，3d強

度最高增加2.2MPa。SN對于水泥28d抗壓強度略有提強

效果，但隨SN摻量提高，水泥28d抗壓強度提高不明顯甚

至倒縮。

所用三乙醇胺（TEA，濃度85%）工業級，福建特威；二

乙醇單異丙醇胺（DEIPA，濃度85%）工業級，福建特威；醇

酯混合物（PP，濃度70%）工業級，中科方華；硫氰酸鈉（濃度

55%）工業級，泰山金塔。

作者簡介：曹虎（1981.2-），碩士/高級工程師，從事混凝土、外加劑、助磨劑相關研究。

76

一種增強型水泥助磨劑試驗研究

水泥與混凝土　

表3 SN摻量對P.C32.5水泥強度的影響

抗折強度抗壓強度抗壓強度

編號

TEADEIPASN

輔料

/%/%/%/%

/MPa/MPa

增加值/MPa

3d28d3d28d3d28d

S020100704.48.520.840.8--

S120104664.28.520.641.4-0.20.6

S220108624.58.421.541.10.30.3

S3201012584.48.822.941.72.10.9

S4201016544.58.622.941.22.10.4

S5201020504.68.422.040.42.2-0.4

表4 SN摻量對P.O42.5水泥強度的影響

抗折強度抗壓強度抗壓強度

編號

TEADEIPASN

輔料

/%/%/%/%

/MPa/MPa

增加值/MPa

3d28d3d28d3d28d

S620100707.19.526.250.2--

S720104667.09.526.950.50.70.3

S820108627.39.427.151.60.91.4

S9201012587.09.827.650.91.40.7

S1.29.627.850.11.6-0.1

S.39.427.149.70.9-0.5

由圖1分析SN摻量對P.C32.5水泥強度的影響曲線可

知，水泥3d抗壓強度隨著SN摻量的增加而提高，但是當SN

摻量達到12%以后，水泥3d抗壓強度提高不明顯。由圖2

可知，P.O42.5水泥3d強度會隨SN摻量增加先提高后降低，

SN摻量在12%~16%時水泥3d抗壓強度最佳。由圖1、圖2

綜合分析可知，隨著SN摻量增加，水泥28d強度先升后降

甚至倒縮，在SN摻量在8%-12%時，水泥28d抗壓強度較好。

因此，選定SN在助磨劑中的最佳使用摻量為12%，能使助

磨劑有較明顯的強度提高效果。

圖1 SN摻量對P.C32.5水泥強度影響曲線

圖2 SN摻量對P.O42.5水泥強度影響曲線

2.2 醇酯混合物對水泥強度的影響

醇酯混合物（PP）表面活性很強，對醇胺類物質具有一

定的激發作用。將醇酯混合物（PP）按不同摻量替代三乙醇

胺，分析PP摻量對水泥強度的影響，試驗結果見表5、表6

所示。

表5 PP摻量對P.C32.5水泥強度的影響

抗壓強度抗壓強度增

編號

TEADEIPAPP

輔料

抗折強度

/%/%/%/%

/MPa/MPa

加值/MPa

3d28d3d28d3d28d

P020100704.68.020.439.8--

P118102704.27.920.340.0-0.10.2

P214106704.37.620.141.0-0.31.2

P3101010704.78.121.341.60.91.8

P461014704.27.920.941.90.52.1

P521018704.58.219.841.4-0.61.6

表6 PP摻量對P.O42.5水泥強度的影響

編號

TEADEIPAPP

輔料

抗折強度抗壓強度抗壓強度增

/%/%/%/%

/MPa/MPa

加值/MPa

3d28d3d28d3d28d

P020100707.39.426.550.5--

P118102707.09.426.650.90.10.4

P214106707.29.627.151.90.61.4

P3101010707.39.427.052.40.51.9

P461014707.49.126.051.6-0.51.1

P521018707.29.326.351.8-0.21.3

由表5、表6可知，摻加PP替代三乙醇胺對水泥3d強度

提高不明顯，最高提高值0.9MPa，也有部分實驗組3d強度

出現倒縮；但是對于水泥28d強度提高效果顯著，最高能提

高強度2.1MPa，說明PP對于水泥28d強度具有較好的激發

作用。

醇酯混合物（PP）摻量對水泥強度的影響曲線見圖3、圖

4圖所示。

由圖中可以知道，PP替代摻量對P.C32.5、P.O42.5水泥

抗壓強度影響規律基本一致，隨著PP取代三乙醇胺摻量提

高，水泥強度先增加后降低，當醇酯混合物替代三乙醇胺

50%時，3d強度和28d均有提高，效果最佳。

圖3 PP摻量對P.C32.5水泥強度影響曲線

77

　水泥與混凝土

一種增強型水泥助磨劑試驗研究

與空白水泥對比，P.C32.5水泥3d、28d強度分別提高3.9MPa

和4.7MPa，P.O42.5水泥3d、28d強度分別提高3.5MPa和

4.5MPa。與普通助磨劑對比，在助磨劑材料成本基本不變

的情況下，增強型助磨劑對水泥3d、28d抗壓強度增加值

較普通助磨劑要高，其中P.C32.5水泥3d、28d強度分別提

高1.1MPa和1.0MPa，P.O42.5水泥3d、28d強度分別提高

0.9MPa和0.7MPa。

3 結論

1）使用摻入12%的硫氰酸鈉配制成助磨劑能明顯改

善水泥早期強度，與普通助磨劑相比，3d強度最高提高

2.2MPa。使用聚酯混合物替代50%的三乙醇胺配成助磨劑，

能激發水泥后期強度，與普通助磨劑相比，28d強度最高能

提高2.1MPa。

2）通過硫氰酸鈉與醇酯混合物復合使用配制的增強型

助磨劑對比空白水泥，3d強度最多提高3.9MPa，28d強度能

提高4.7MPa。與普通助磨劑相比，在每噸助磨劑材料成本

基本不變情況下，能夠進一步地增長水泥3d、28d強度。因

此，該助磨劑具有較高的性價比，極具市場推廣價值。

參考文獻

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研究[J].新型建筑材料，2013(8):13-16.

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[3]張偉,李憲軍,何廷樹.單組分助磨劑對水泥性能的

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[4]王彬,鄭強,王升平,等.改性三乙醇胺化合

物的合成及其對水泥助磨性能的影響[J].硅酸鹽通

報,2009,8(6):1235-1240.

圖4 PP摻量對P.O42.5水泥強度影響曲線

2.3 SN和醇酯混合物復合使用的助磨劑對水泥強度

的影響

通過以上試驗找到了SN最佳使用量12%，PP最佳替代

三乙醇胺量50%，通過二者復配可得到對水泥早期和后期

均有增強效果的增強型助磨劑。與未添加助磨劑空白樣和

未添加SN與PP助磨劑進行對比試驗，并分析助磨劑材料成

本。不同助磨劑配比材料成本和對水泥強度的影響見表7。

表7 不同助磨劑配比材料成本和對水泥強度影響

水泥

標號

P.C32.5

TEADEIPASNPP

輔料

/%/%/%/%/%

0

20

10

0

20

10

0

10

10

0

10

10

00

00

1210

00

00

1210

0

70

58

0

70

58

抗折強度/抗壓強度

MPa/MPa

3d28d3d28d

4.318.318.338.8

4.620.821.142.5

4.622.222.243.5

6.825.325.349.7

7.127.927.953.5

7..328.828.854.2

助磨劑

材料成

本/元

-

2985

2990

-

2985

2990

P.O42.5

通過表7可知，加入SN和PP的增強型助磨劑水泥試樣

（上接第110頁）

提升砂漿的性能指標。

分析現場石粉的濃度，根據實際情況進行石粉清洗工作。

4 機制砂石粉在加氣塊薄層砌筑砂漿

中應用的要點

4.1 謹慎使用添加劑

結合氣溫的波動，在第一時間對功能性外加劑用量做

出有效調整，確保砂漿的性能優良。必須對添加劑的用量

嚴格控制，如果沒有有效的攪拌，會導致添加劑失效。同時，

為了保證添加劑的效果，需要控制好石粉溫度。

4.2 強化殘留物清除處理

因生產機制砂過程中所用石材質量存在差異，造成出

粉量有明顯區別，因此，生產砂漿時須結合每批石材質量

及產出機制砂的含粉量優化配合比，在配比中定期清理殘

留物，尤其是提升泵中的殘留物，保證提升泵不會堵塞。

4.3 及時調整砂漿配合比

在機制砂內石粉含量太高的情況下，須結合石粉實際

含量對砂漿配合比做出及時優化調整。技術部門需要充分

5 結語

機制砂石粉在加氣塊薄層砌筑砂漿中的技術應用研究

顯示，用石粉完全取代粉煤灰既可以將石粉消耗掉，避免

對環境造成污染，又不會影響砂漿的性能，還可以為企業

創造可觀的經濟效益，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

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