张太龙[1]2016年在《高分子水泥混凝土添加剂的合成、机理及应用研究》文中研究说明在我国基础建设迅速发展,大力开展节能减排,建设绿色资源节约型,环境友好型社会的条件下,水泥助磨剂和混凝土减水剂技术迅速发展。在水泥工业生产中,水泥粉磨是能耗最高的过程,大约有97%的能量消耗在无效的热能中而白白浪费掉,而水泥助磨剂在节能降耗方面效果显着。但是在应用过程中发现:传统水泥助磨剂的产品质量的不稳定问题,与混凝土材料的相容性问题以及混凝土耐久性问题没有得到很好的解决,也缺乏充分的研究。此外,由于地区差异和天然材料的不断匮乏,混凝土集料砂石中的高含泥量和高石粉含量严重限制聚羧酸减水剂的性能发挥,给混凝土施工带来极大困难和安全隐患。一直以来,水泥助磨剂和混凝土减水剂被分开独立研究,造成的弊端被逐渐显现出来。因此,开发一种高分子水泥混凝土添加剂(PCCA),使其同时具备良好的水泥助磨性能与优异的"抗泥"效果,有助于从根本上解决传统水泥助磨剂和聚羧酸减水剂存在的问题。本论文的主要研究内容:本文以丙烯酰胺、马来酸酐、乙烯基聚醚(分子量:380,600,1200,2400)为聚合单体,巯基乙酸为链转移剂,双氧水和维生素C为引发剂(摩尔比为4.5:1),研究了反应温度、反应时间、单体配比及引发剂用量对PCCA助磨效果的影响。PCCA的最佳合成工艺条件为:反应温度为30～35℃,反应时间为3.5h,引发剂用量为20%,马来酸酐用量为20%,丙烯酰胺的用量为9%。为研究分子结构变化对性能的影响,通过分子结构设计,合成出不同基团构成和相对分子量大小的PCCA(PGA-1～PGA-7),并提出PCCA的自由基聚合机理。本文选择粉磨水泥的比表面积,粒度分布和流动性作为PCCA水泥助磨效果的评价指标。研究了 PCCA分子结构,掺量,粉磨时间对水泥助磨效果的影响。PCCA表现出优异的助磨效果,粉磨水泥的团聚现象消失,流动性增加,颗粒粒度分布变窄以及水泥比表面积明显增大。研究发现:PCCA分子结构中阴离子基团和非离子基团摩尔比存在最佳点,非离子的支链长度越短,相对分子质量越小,PCCA的助磨效果越好。从实验结果推理出PCCA的水泥助磨机理为化学吸附,加速开裂,电荷消除和表面润滑共同作用的结果。本文通过测试水泥凝结时间、水化放热速率、水化初期电导率、水化产物变化及水泥胶砂强度,研究PCCA对水泥水化的影响。结果表明:PCCA延长了水泥的初凝和终凝时间。XRD、SEM和MIP测试表明:PCCA促进水泥后期水化产物的生成,明显降低水泥石微观孔隙中有害孔和少害孔比例。随着PCCA分子结构中阴离子基团比例的增加,水泥净浆流动度先增加后减小,水泥胶砂强度逐渐增大。在混凝土减水率测试中,脂肪族减水剂和萘系减水剂在1.4%掺量下,减水率同为16%;聚羧酸减水剂和PCCA在0.5%掺量下减水率分别为31.5%和16.5%。在PCCA的抗泥性混凝土实验中发现:PCCA对高岭土和粘土有很好的"屏蔽"作用。PCCA以吸附-插入-分散-包裹等不同方式改善了混凝土的活易性和保塌性。在粘土含量为6%的河沙中掺入不同分子量大小的PCCA,研究发现分子量最小的PCCA对粘土的"屏蔽"效果最佳。在集料中加入6%的粘土和石粉的混凝土实验中发现,与单独掺入聚羧酸减水剂的空白样相比,掺入PCCA后,混凝土的初始坍落度和扩展度增大,特别是1h混凝土流动性损失很小,PCCA表现出非常优异的保坍性能,明显优于相同条件下市售的抗泥剂丙叁醇和聚乙二醇(300)。同时研究发现PCCA的加入方式对其抗泥效果影响较大,PCCA与聚羧酸减水剂同时掺入时,混凝土的初始流动性最好,后于聚羧酸减水剂掺入时,混凝土的流动性保持性能最好。从混凝土抗冻融、抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子渗透叁个方面研究了 PCCA对混凝土耐久性的影响。抗冻融结果表明,由于PCCA的引气作用,掺PCCA混凝土试件表现出更好的抗冻融破坏能力。抗硫酸盐侵蚀研究表明,随着PCCA掺量的增加,混凝土试件的质量损失逐渐降低,动弹性模量逐渐增大。采用电通量法测试混凝土试件的电通量表明PGA-1能提高混凝土的抗氯离子渗透能力。此外,从水泥标准稠度用水量、水泥凝结时间、净浆流动度、混凝土初始和经时流动性、混凝土强度和混凝土微观结构分析等角度系统研究了 PCCA与木聚脂肪族减水剂(由纸浆黑液与脂肪族减水剂接枝共聚制备)、脂肪族减水剂、萘系减水剂和聚羧酸减水剂的相容性。实验结果表明,在与各混凝土外加剂复掺使用时,PCCA能够优先吸附在水泥胶体表面,降低了水泥标准稠度用水量,延长了水泥凝结时间,改善了各减水剂的应用效果,表现出良好的相容性。本论文的主要创新成果:本文选择高分子水泥混凝土添加剂为研究课题,开发出一种集水泥助磨剂和混凝土减水剂功能为一体的高分子水泥混凝土添加剂,确定了 PCCA的合成工艺,在性能上实现优异的水泥助磨效果和在高含泥量混凝土中的良好的抗泥效果;实现依据产品性能要求进行PCCA的分子结构设计并揭示出自由基聚合机理;明确了高分子聚合物中分子量、功能基团和支链长度与水泥助磨效果的对应关系,提出PCCA的水泥助磨机理为化学吸附,加速开裂,电荷消除和表面润滑共同作用的结果;通过研究PCCA分子结构对高含泥量/含石粉量混凝土性能的影响,提出PCCA的"抗泥"原理。
谢磊[2]2010年在《酯化叁乙醇胺类新型水泥助磨剂的应用研究》文中研究表明随着可持续发展战略的实施,资源、能源、环境问题极大地制约水泥工业的发展。极少掺量的水泥助磨剂就能改善水泥颗粒级配、提高粉磨效率和水泥品质指标。因此,助磨剂对水泥工业可持续发展有着不可替代的重要作用。本文针对当前我国助磨剂应用中面临的诸多问题,对酯化改性叁乙醇胺用作助磨剂的合成工艺、性能进行了系统的研究,目的是将酯化叁乙醇胺开发用作新型高效助磨剂并最终实现工业化。本文具体研究内容及成果如下：1.采用辛酸及月桂酸分别与叁乙醇胺酯化合成叁乙醇胺酯并作红外光谱测试分析；同时研究了叁乙醇胺酯的助磨性能,发现叁乙醇胺酯具备一定程度的改善水泥细度、提高粉磨效率的作用。2.对辛酸叁乙醇胺酯(ZK)、双月桂酸叁乙醇胺酯(ZG)与7种常用单体助磨剂的助磨性能作对比性研究,结果显示辛酸叁乙醇胺酯具备突出的助磨效果,而双月桂酸叁乙醇胺酯能提高水泥的抗压强度。3.在9种单体助磨剂研究基础上,以水泥细度为考核指标,遴选出以辛酸叁乙醇胺酯和双月桂酸叁乙醇胺酯为主要成分的最佳配方M-1,研究了配方M-1助磨性能和对水泥性能的影响。4.以膨胀珍珠岩为载体,配方M-1为助磨剂组分制备了一种膨胀珍珠岩复合助磨剂,采用扫描电镜和图象形貌分析仪等微观分析手段测试,测试结果显示：膨胀珍珠岩复合助磨剂能平衡因粉磨而产生的不饱和价键,防止颗粒团聚。同时研究了其对水泥物理性能的影响,测得的各项指标均达到助磨剂的行业标准要求(JC／T667-2004)。5.对酯化叁乙醇胺用作高掺量矿渣复合水泥进行适应性研究,分析其对复合水泥的助磨效果和对水泥性能的影响,测得的各项指标均达到助磨剂的行业标准要求(JC／T667-2004),同时探讨了酯化叁乙醇胺的助磨作用机理,采用扫描电镜分析复合水泥水化过程,测试结果显示：酯化叁乙醇胺改善了水泥颗粒级配,激发了矿渣的潜在活性,使得水泥的水化反应更加充分,水泥石结构比基准样更加均匀致密,抗压强度也比基准样更高。本文图29幅,表29个,参考文献51篇。
王刚[3]2013年在《新型水泥复合助磨剂的研制和应用》文中研究说明水泥的粉磨是高能耗过程，降低粉磨能耗，提高粉磨效率和水泥质量，是水泥工作者极为关注的问题。研制高效适用的助磨剂，能提高水泥磨机产量、混合材掺量和水泥产品质量，是降低水泥粉磨电耗和水泥制造成本的有效措施。论文通过试验选用叁乙醇胺、木质素、乙二醇、叁异丙醇胺作为基本助磨剂原料，通过进行一元、二元、叁元和四元配制试验，研制新型复合水泥助磨剂。并选取具有代表性的熟料、混合材、水泥进行工业化验证试验，针对助磨剂作用水泥性能效果，进行了系统归纳与分析。研究结果表明：在水泥粉磨过程中掺加适量助磨剂，能提高水泥颗粒的比表面积，改善水泥的颗粒粒度组成和颗粒分布，增强水泥各龄期强度。叁乙醇胺单体助磨剂具有一定程度改善水泥细度，提高粉磨效率和水泥强度的作用。对于硅酸盐矿物含量高的熟料及矿渣、粉煤灰混合材具有更好的适应性。复合助磨剂不仅能抵消单体助磨剂在某些性能方面的不足，而且使水泥的各项物理性能更趋向于合理。高性能四元复合助磨剂对水泥具有良好的助磨和增强作用。在原料和磨机工况不变的情况下，使用试验研制开发的四元复配助磨剂后，水泥的混合材掺量提高5%，台时产量提高11.7%，吨水泥工序电耗下降3.8kW·h。新型高效助磨剂的广泛使用，可以节约熟料，降低水泥企业的生产成本，对于水泥工业的节能减排具有巨大的推动作用。
张柱银, 黄之初[4]2006年在《水泥助磨剂的应用研究现状与展望》文中认为阐述了水泥助磨剂在水泥粉磨过程中的主要作用,对现有助磨剂进行了分类,对助磨剂在粉磨过程中的作用机理研究进行了阐述,对我国水泥助磨剂的研究应用现状进行了总结,对今后的研究方向进行了展望。
李乃元[5]2016年在《水泥助磨剂在水泥低活性混合材中的应用研究》文中进行了进一步梳理近几年来，水泥助磨剂的研究及应用得到了迅猛发展，技术成熟度已有大幅提高。目前，国内水泥企业使用水泥助磨剂的比例已达90%左右，水泥生产企业越来越重视水泥助磨剂的应用。今日，笔者结合自己的实践经验，针对水泥助磨剂在水泥低活性混合材中的应用，谈一点儿自己的见
马顺水[6]2007年在《水泥助磨剂的应用与发展》文中指出本文总结了水泥助磨剂的分类及作用机理,介绍了水泥助磨剂的研究及使用情况,并对水泥助磨剂的应用发展方向进行了预测。
朱向国[7]2016年在《水泥助磨剂应用常见技术问题探讨》文中研究表明1水泥助磨剂的类型物料在粉磨过程中,加入少量的外加剂(气态、液态或固态的物质),能够显着提高粉磨效率或降低能耗,这种化学添加剂通常称为助磨剂。助磨剂种类繁多、助磨效果差异很大,应用较多的就有百余种。助磨剂的分类方式较多,按使用时的状态可以分为固体、液体和气体叁种。而用于水泥工业的助磨剂,常见固体和液体两种。(1)固体助磨剂:硬脂酸盐类、胶体二氧化硅、胶体石墨、炭黑、粉煤灰、石膏等;(2)液体助磨剂:有机硅、叁乙醇胺、乙二醇、丙二醇、聚丙烯酸酯、聚
张少雄[8]2013年在《新型水泥助磨剂的制备及应用研究》文中研究表明本论文主要通过叁乙醇胺的改性以及合成高分子聚合物的方法来制备新型水泥助磨剂。在粉磨条件不变情况下,能够很好改善水泥的细度和强度,并且能减少使用掺量,从而达到既能改善水泥性能又能降低生产成本的目的。论文首先通过醋酸和马来酸酐(MA)对叁乙醇胺进行改性,然后将其与多种表面活性剂进行复合,研究改性叁乙醇胺复合助磨剂对水泥性能的影响。得出马来酸酐改性叁乙醇胺(MA-TEA)在掺量为0.06‰时,其复合助磨剂对水泥性能作用效果最佳。45μm筛余细度比空白样降低7.6%,3d和28d水泥胶砂抗压强度分别比空白样提高3.5MPa和4.8MPa。另外与未改性的叁乙醇胺复合助磨剂相比较,细度和强度也都有了较好的改善,而且掺量低；同时也优化了水泥颗粒分布,使其3-32gmm水泥颗粒含量有明显的提高。其次,以过硫酸铵(APS)为引发剂,采用自由基多元共聚合技术途径合成一种多功能高分子助磨剂。实验结果表明,当聚合反应中丙烯酸(AA)、MA、MA-TEA、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)的掺量分别是0.6、0.15、0.25、0.015mol,引发剂用量为3.0%,聚合反应温度为75℃时为最佳反应条件,所得的高分子助磨剂对水泥性能作用效果最好。45μm细度筛余量较空白样减少了9.4%,3d和28d抗压强度分别比空白样提高4.4MPa和5.5MPa。最后,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试方法来研究助磨剂的微观作用机理。通过SEM和XRD实验结果表明,掺有MA-TEA复合助磨剂或高分子助磨剂的水泥样品比空白样的水化产物明显增多,水化程度更完全,有利于提高水泥胶砂强度。
罗翔, 徐振宁[9]2011年在《水泥助磨剂的应用现状与发展趋势》文中进行了进一步梳理在水泥粉磨作业中使用水泥助磨剂有利于降低生产成本、节能降耗。通过分析水泥助磨剂的类别、组成和研究应用现状,总结了在助磨剂发展中遇到的一些问题,在此基础上对助磨剂今后的研究方向提出了一些看法和意见。
李宪军[10]2008年在《提高水泥与外加剂适应性的保坍助磨剂的研究》文中进行了进一步梳理从世界水泥工业的发展趋势来看,水泥助磨剂的广泛推广使用势在必行。目前,我国水泥助磨剂的研究、生产单位很多,但都局限在对助磨剂的助磨效果、增强效果以及改善水泥的颗粒级配和流动性等方面的研究,而助磨剂对水泥与化学外加剂的适应性,特别是与高效减水剂的适应性的影响研究较少。针对上述问题,本文作了以下几方面的研究。第一,对10种常用助磨剂单体进行了系统的研究,结果表明:粉磨14min时助磨效果较好的是叁聚磷酸钠、叁乙醇胺、丙叁醇和二乙二醇;粉磨30min时助磨效果较好的是六偏磷酸钠、硬脂酸钠、叁乙醇胺、丙叁醇、二乙二醇和乙二醇;粉磨14min时和30min助磨效果都比较好的是叁乙醇胺、丙叁醇和二乙二醇。早期增强效果较明显的助磨剂是叁乙醇胺、叁聚磷酸钠和丙叁醇;后期增强效果较明显的助磨剂是丙叁醇。六偏磷酸钠和叁聚磷酸钠对水泥与萘系和氨基磺酸盐高效减水剂的适应性有所改善。对凝结时间、标准稠度用水量和体积安定性影响不大。并研究了助磨剂单体对水泥与外加剂适应性影响的机理。第二,以六偏磷酸钠和叁聚磷酸钠作为主要成分,研制出两种液体和一种固体复合保坍助磨剂。在优化配方过程中,分别采用了叁个厂家水泥的熟料进行了验证,达到了预期的效果。并研究了叁种复合保坍助磨剂在不同掺量和不同粉磨时间所表现出的助磨效果和不同掺量下对水泥性能的影响。结果表明:叁种复合保坍助磨剂的各项性能均优于单体助磨剂,有效改善了水泥与外加剂的适应性,克服了传统助磨剂性能单一、适应性差、成本高和对水泥性能有不良影响等缺点。最后,依据上述研究确定了叁种复合保坍助磨剂的最佳掺量。在最佳量下,用标准方法进行了检验,其各项性能指标均满足水泥助磨剂JC/T667-2004标准要求。本研究对复合保坍助磨剂的进一步研发提供了依据,为助磨剂的广泛推广使用奠定了基础。
参考文献：
[1]. 高分子水泥混凝土添加剂的合成、机理及应用研究[D]. 张太龙. 东南大学. 2016
[2]. 酯化叁乙醇胺类新型水泥助磨剂的应用研究[D]. 谢磊. 北京交通大学. 2010
[3]. 新型水泥复合助磨剂的研制和应用[D]. 王刚. 西安建筑科技大学. 2013
[4]. 水泥助磨剂的应用研究现状与展望[J]. 张柱银, 黄之初. 四川水泥. 2006
[5]. 水泥助磨剂在水泥低活性混合材中的应用研究[N]. 李乃元. 中国建材报. 2016
[6]. 水泥助磨剂的应用与发展[J]. 马顺水. 福建建设科技. 2007
[7]. 水泥助磨剂应用常见技术问题探讨[J]. 朱向国. 中国水泥. 2016
[8]. 新型水泥助磨剂的制备及应用研究[D]. 张少雄. 南京理工大学. 2013
[9]. 水泥助磨剂的应用现状与发展趋势[J]. 罗翔, 徐振宁. 水泥工程. 2011
[10]. 提高水泥与外加剂适应性的保坍助磨剂的研究[D]. 李宪军. 西安建筑科技大学. 2008