添加助磨剂的对象
水泥助磨剂是一种化学外加剂。在水泥粉磨过程中加入少量可以改善粉磨过程。为了提高粉磨效率,降低电耗,提高水泥粉细度和水泥强度,在不改变工厂现有工艺和设备条件的前提下,在粉磨过程中加入少量或少量助磨剂,影响粉磨作业的机械力。
水泥助磨剂在水泥产业链中是一个很小的产品,但在水泥行业中却有着非常重要的增产降耗作用,能给水泥企业带来实实在在的效益。
80年代中期,我国研制成功三大系列十余种助磨剂,适用于不同种类的水泥粉磨。在比表面积不变的情况下,磨机时产量提高10% ~ 20%;矿化剂提高熟料煅烧的产量和质量;缓凝剂改善了水泥的质量和性能,成为水泥生产中不可缺少的助剂。随着建筑工程技术的提高,普通混凝土已经不能满足不同施工技术条件的需要,人们开发出了可以改变混凝土各种性能的外加剂。如:配制优质高强混凝土,缩短工期加快施工,满足特殊条件下的施工要求,实现混凝土的水平和垂直泵送,发展集中工业化大规模生产的商品混凝土,等等;外加剂使混凝土的和易性变得任意。外加剂已经成为继水泥、砂、石、水之后的第五大基本组成材料。水泥和混凝土外加剂的专项研究成果及其技术经济意义,工厂和工地的实施经验,水泥新标准实施后水泥企业的生产工艺实践,部分国家标准和行业标准的选用等。,必将对我国水泥企业、水泥制品和建设部门正确、规范地认识和使用外加剂起到积极的推动作用。
功能
1.在不改变水泥磨机条件的情况下,改变物料在磨机中的分散性,有效消除水泥细颗粒的静电吸附和球膏粉磨,优化水泥颗粒级配。
2.在保持相同水泥强度等级的条件下,使用相同的水泥熟料和外加剂并适当调整其比例,加入水泥助磨剂后水泥熟料一般可降低6-10%,外加剂总量可增加6-10%。
3.保持原磨产量不变,提高水泥粉的细度和比表面积,可使水泥强度3天提高20%,28天提高10%以上;或保持水泥粉现有细度和比表面积,可提高水泥磨产量10%以上。
水泥助磨剂还能给水泥企业带来直接的经济效益:水泥单位面积电耗、粉磨体消耗、磨机衬板消耗和维护费用相应降低,生产率提高,企业生产规模扩大,成本降低。同时,使用水泥助磨剂可以改善水泥的流动性,提高分级机的效率,减少水泥结块现象,水泥装卸的时间和成本也会相应降低。
剂量
(1)所有使用水泥助磨剂的企业都知道,每个品种的水泥助磨剂都有其最佳用量,液体产品的用量一般为0.03%-0.15%,用量范围广,价格悬殊大;粉状产品用量一般为0.5%-1%,量大价低。其实少加助磨剂并不能达到很好的效果,多加助磨剂也不能增加多少效果。水泥企业应该追求高性价比的产品。中国国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)于2007年6月1日正式实施。此次水泥新标准中增加了“水泥生产中允许使用≤0.5%的助磨剂,水泥中氯离子含量必须≤0.06%”的要求。粉磨助剂的原始用量约为0.8-1.0%。如果NaCl含量为30%,助磨剂中氯离子的加入量为0.15-0.18%。即使掺量可以降低到0.5%,水泥中氯离子或硫酸根离子的加入量仍然不变。加上水泥熟料和外加剂中的氯离子含量,水泥中的氯离子含量将远远超过新水泥标准中的规定量。
(2)碱-集料反应和水泥的碱含量限制。众所周知,水泥中的碱能与活性骨料反应膨胀,甚至导致混凝土开裂破坏。因此,在许多重大工程中,所用水泥的碱含量被限制在0.6%以下。粉状助磨剂的用量约为0.8-1.0%。当NaCl含量为30%时,助磨剂中Na2O的加入量为0.16-0.20%。如果还含有30%的Na2SO4,则进一步增加0.10-0.13。美国在建设高峰期对碱集料不太重视。于是,上世纪八九十年代,全国各地发现了大量碱-骨料反应导致混凝土结构破坏的案例,现在大家都是“见碱变色”。许多调查结果表明,我国许多地区的骨料具有碱活性,碱-骨料反应导致混凝土结构破坏的案例屡见不鲜。因此,在向水泥中添加Na2SO4时,应考虑潜在后果。
(3)泛碱现象与混凝土强度相反。
在水泥中加入硫酸钠有时会导致碱泛现象,当掺量较高时,还会导致28天及以后的强度。虽然对水泥混凝土中的硫酸钠没有直接的规定,但很多国家、地区或工程项目对碱都有严格的规定。硫酸钠对混凝土性能的影响是多方面的。
类型和型号
水泥助磨剂的类型
(1)ZM系列助磨剂(义乌安宝公司)用聚合多元醇代替50%的三乙醇胺。复配后助磨增强效果好,成本大大降低。
(2)XK系列聚合物多元醇、助磨剂母液、含大量石灰石的助磨剂、含矿粉的助磨剂等。(山东临沂双开助磨剂R&D有限公司)
(3)CBA1110水泥添加剂(Grace公司):CBA1110水泥添加剂中含有一种非常微量的成分CB110,它能催化C4AF的水化反应,形成一种可用作催化剂的添加剂。由CB110和铁组成的可溶性化合物在水溶液中离开水泥颗粒表面,然后从B110中分离出来。游离的CB110分子回到水泥颗粒表面,进一步与C4AF水合物中的铁结合。因此,只要有未水化的C4AF相和水存在,CB110就会一直促进水泥的水化反应,使水泥颗粒的水化更加完全,充分发挥水泥的强度。
(4)TM助磨剂(华南理工大学):主要由三种物质组成:A为助磨效果好的钠盐,B为非离子表面活性剂,C为具有助磨增强作用的盐。它们按一定比例复配,浓度为40%,pH为8 ~ 9,密度为1.14g/cm3。
(5)CSA高掺量石灰石复合水泥助磨剂(北京仲博聚合科技有限公司):大幅提高后期强度的特殊有机物的引入,提高了添加大量石灰石后复合水泥的综合性能,大幅降低了水泥生产成本。目前石灰石含量最高可达35%。
(6)新疆天山水泥有限公司使用CGA助磨剂。
(7)作为水泥助磨剂(中南大学化学化工学院):以无机矿物为载体的新型复合助磨剂,由三乙醇胺和减水剂(改性木质素衍生物)组成。
(8)TM水泥助磨剂(华南理工大学):主要由三种物质组成:A-钠盐,助磨效果较好;b-非离子表面活性剂;c盐,具有助磨和增强作用。TM由A、B、C按一定比例组成,浓度为40%,密度为1.14g/cm3。
(9)LT2003助磨剂(华南理工大学):表面活性剂A和B、工业废液C、酸和碱按一定比例和程序配制,浓度为40%,PH=8,密度为1.12g/cm3。
(10)Mighty LF系列助磨剂本产品来源于椰子油和棕榈油,是天然脂肪醇的衍生物,不含破坏水泥耐久性的氯盐,不含对人体和环境有害的胺类和醛类。有效改善水泥的比表面积、细度和颗粒分布,促进水泥中铁盐的水化,提高水泥各龄期强度。
(11)DF助磨剂(中国建筑材料研究院,美国Heep公司)
(12)BD9911系列高效水泥助磨剂(天津水泥设计研究院菲利公司)
(13)CD88系列助磨剂(洛阳万顺建材公司):主要由煤提取物、植物油、乙醇胺等十余种原料经乳化、复配而成。液体水泥助磨剂原料:三乙醇胺、液体助磨剂母液、多元醇胺、聚合多元醇、三异丙醇胺、乙二醇、丙二醇、二甘醇、糖醚(又名糖蜜、橙子水,用于着色或改善水泥和易性/调节凝结时间,有增强作用)、乙酸钠(又名醋酸钠)、十二烷基苯(增加流速)、硫酸铝、氯化钙、硫酸钠。
近年来出现了高分子合成助磨剂,主要是聚羧酸类,但是聚羧酸类助磨剂与萘系混凝土外加剂的不相容性制约了他的发展。还有三乙醇胺改性的高分子合成水泥助磨剂,助磨剂产品的最后一步需要通过复配工艺来完成。