1引言
高爐煉鐵熔融的礦渣在驟冷時，來不及結晶而形成的玻璃態物質。具有潛在的水化活性，經常作為水泥混合材使用。但由于礦渣的硬度較高，易磨性較差，當與水泥熟料共同粉磨時，很難達到理想粒度要求，嚴重制約了礦渣早期活性的激發，造成了礦渣水泥早期強度低，因此，在水泥和礦渣共同粉磨過程中經常摻入助磨劑能夠提高粉磨效率。常見的助磨劑有乙二醇、三乙醇胺、三異丙醇胺等，三異丙醇胺(TIPA)因其空間立體的分子結構，有很強的極性，在水泥粉磨時能夠起到很好的分散顆粒的作用，使得水泥顆粒不團聚，形成較大的比表面積，從而達到助磨效果。本實驗通過在粉磨過程中引入三異丙醇胺，通過對礦渣水泥顆粒粒度及水化硬化漿體測試分析，探討了礦渣水泥水化后的力學性能與微觀結構，為今后TIPA的應用提供一定的試驗基礎。
2試驗
2．1原材料
試驗用原材料化學成分見表1，其中石膏為二水石膏。
2．2試驗方法
為研究不同摻量三異丙醇胺對水水化硬化的影響，設計了表2方案。
水泥樣品制備:將熟料、礦渣、石膏按質量比60∶35∶5混合均勻，三異丙醇胺用少量水稀釋后，灑在混合料表面，然后在500mm×500mm球磨機中粉磨30min。
按水灰比0．3成型水泥凈漿試體(2cm×2cm×2cm)，并養護至相應齡期后，用鐵錘破碎，用磁鐵吸出鐵屑，取試塊部位并用無水乙醇終止水化，一部分用于掃描電鏡(SEM)觀察水化產物的形貌及其硬化漿體的微觀結構;另一部分用于差熱檢測分析。
水泥膠砂強度檢測按GB/T17671-1999進行;水泥細度檢測按照GB/T1345-2005《水泥細度檢驗方法篩析法》進行;化學結合水含量的測定參考文獻進行。
3結果與討論
3．1三異丙醇胺對礦渣水泥膠砂強度的影響
不同摻量的三異丙醇胺對礦渣水泥膠砂強度的影響見表3。
由表3可知，三異丙醇胺可以提高礦渣水泥的膠砂強度，并隨著其摻量的增加，礦渣水泥的強度在整體上呈增長態勢。這可能由于三異丙醇胺在水泥熟料粉磨的過程中起到了助磨的作用，從而使水泥的顆粒的比表面積增加，水化速度加快，生成了更多的水化硅酸鈣凝膠和鈣礬石，早期強度提高。但同時也可以看出，A4和A5的強度提高相對于A3來講，有了下降的趨勢，這說明，三異丙醇胺助磨劑有一個摻量，對本實驗來講，0．03%為摻量，A3相對于A0，28d抗壓強度增加了6．2MPa，單從強度這一指標來看，粉磨30min的情況下，礦渣水泥的強度已經達到普通硅酸鹽水泥的強度，提高了一個標號。
3．2三異丙醇胺對礦渣水泥化學結合水的影響
為研究不同三異丙醇胺摻量對礦渣水泥不同齡期水化程度的影響，對A0-A5樣品進行了化學結合水測定。不同齡期各試樣的化學結合水見表4。
從表4可知，水化各齡期摻有助磨劑的各試樣都要比空白樣的化學結合水要高，這說明摻有助磨劑的情況下，礦渣水泥水化程度提高，有更多的水化產物生成。同時從表中也可以看到，不同摻量下的各試樣，同齡期以A3樣品化學結合水數值，這與水泥膠砂強度結果一致。同時，還可以看到，A4和A5樣品的化學結合水數值要比A3低，這也與水泥膠砂強度結果相符合。
從表4可以看到，摻量A3樣品3d和28d的化學結合水比A0分別高2．1%和3．3%，這說明三異丙醇胺助磨劑無論在水泥水化早期還是水化后期都很大程度提高了水泥的水化程度。從強度方面看，沒有產生早期強度增長高，后期強度增長低甚至倒縮等不利影響。
3．3三異丙醇胺對礦渣水泥顆粒分布的影響
為了進一步研究三異丙醇胺礦渣水泥顆粒形態的影響，對磨制出的樣品進行了細度(篩孔0．08mm)，見表5
從表5中可以看到，隨著助磨劑摻量的增加，礦渣水泥的細度逐漸降低，這說明三異丙醇胺在水泥粉磨過程中起到了細化顆粒的作用。同時發現，A4與A5樣品的細度相對于A3僅降低0．1%，從經濟效益出發，A3為摻量。為此，為進一步探討三異丙醇胺對礦渣水泥各粒級的顆粒分布的改變，選取了A0與A3作為代表樣，進行粒度分布測試，見表6。
從表6數據可以看到，三異丙醇胺對礦渣水泥顆粒的粒徑分布有明顯的影響，具體表現為:1～3μm、3～32μm顆粒含量增加，32～80μm和大于80μm顆粒含量減少，即礦渣水泥顆粒大顆粒含量減少，小顆粒含量增加。小于1μm的極細顆粒在水泥拌合過程中就水化，對強度增長沒有貢獻，由于三異丙醇胺的加入使得小于1μm的顆粒沒有明顯變化，說明沒有過粉磨的現象;1～3μm顆粒含量高，3d強度就高，由于1～3μm顆粒A3比A0增加了1．65%，導致A3早期強度有了提高;3～32μm的顆粒含量越高，越有利于28d水泥膠砂強度的形成，由于3～32μm增加了4．64%，所以A3在28d時的強度也有提高。
3．4礦渣水泥硬化漿體SEM分析
為研究三異丙醇胺對礦渣水泥水化硬化的影響，取A0與A3為代表樣，對其硬化漿體進行SEM顯微分析，如圖1和圖2。
從圖1可以看到，礦渣水泥A0水化3d時，絮狀C-S-H凝膠覆蓋在未水化的水泥顆粒表面，但是明顯水化程度較低，表面輪廓清晰可見，水化產物直接沒有相互膠結，比較分散，形成的空間網絡較為疏松，看不到Ca(OH)2的生成，這可能是由于試驗中礦渣摻量較高，水泥水化較慢，導致生成的Ca(OH)2量較少。相對而言，A3樣品在水化3d時已經形成較為致密的結構，針狀鈣礬石與絮狀C-S-H相互交織在一起，大量Ca(OH)2穿插其中，說明三異丙醇胺的助磨作用，使得水泥顆粒的水化程度提高，早水化早期就能夠形成較多的水化產物，從而提高水泥強度。同時，從照片觀察，沒有其他新型的產物，三異丙醇胺并沒有改變水化產物的類型。
從圖2可以看到，礦渣水泥A0水化28d時，水化產物增多，但水化產物間連接不夠緊密，仍有空隙，而A3樣品水化28d時，可以看到水化產物非常致密，有大量的片狀Ca(OH)2生成，形成晶簇，原因可能是，由于A3樣品水化較快，水化過程中沒有為Ca(OH)2提供足夠的時間和空間來轉移和分散，導致形成集中，但同時可以看到，Ca(OH)2與周圍水化產物幾乎成一個整體，沒有明顯的界限，這可能也是其后期強度也有很好的增長而沒有倒縮的原因。
3．5礦渣水泥硬化漿體的差熱分析
圖3礦渣水泥水化3d的DTA曲線Fig．3DTAcurveofslagcementhardenedpasteat3d不同的水化產物在加熱過程中脫水、分解的溫度各不相同，體現在DTA曲線上就會在不同溫度下出現不同的峰和谷。為此，取A0與A3為代表樣，進行差熱分析，如圖3。
由圖3可以看出，二者的圖譜譜形相似，DTA曲線吸熱峰都一樣，都在114．1℃、467．5℃、697．8℃有吸熱峰，這些峰分別對應C-S-H和水化硫鋁酸鈣(AFt)脫水、Ca(OH)2脫水、碳酸鈣分解的吸熱峰。同時，在114．1℃處的峰，A3的峰要比A0深而窄，說明A3的水化硫鋁酸鈣和AFt要相對多些，這也從側面說明了水化3d時，摻有三異丙醇胺的水化樣在水化早期有較多的水化產物生成。另外，從曲線上來看，沒有新的水化產物吸熱峰和放熱峰，說明三異丙醇胺對礦渣水泥在水化產物的影響上來看，仍以C-S-H和水化硫鋁酸鈣(AFt)及Ca(OH)2為主。
4結論
(1)三異丙醇胺可以提高礦渣水泥的強度，并且對3d和28d強度都有很好的提高，以0．03%為宜;
(2)三異丙醇胺改善了水泥的顆粒粒徑分布，提高了對水泥強度起主要作用的3～32μm顆粒的含量;
(3)從差熱分析的測試結果看，三異丙醇胺沒有改變礦渣水泥的水化產物，仍然以C-S-H和水化硫鋁酸鈣(AFt)及Ca(OH)2為主。
標簽：三異丙醇安
