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Economia de energia

Redução de 5 a 15% no consumo específico de energia para finura Blaine equivalente

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Aumento de rendimento

Produção de moinho 5–20% maior com a mesma finura e consumo de energia

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Ganho de força

Melhoria de 3–8 MPa na resistência à compressão em 28 dias na dosagem padrão

Mecanismo 1: Eficiência de moagem ⚡

Opera durante: fresagem

Quando as partículas de clínquer fraturam no moinho, as superfícies recém-criadas carregam alta energia superficial e ligações iônicas insatisfeitas. Essas superfícies se atraem eletrostaticamente, causandoaglomeração- partículas se-se unem em aglomerados, revestem o meio de moagem e se acumulam nas paredes do moinho. Este “efeito de amortecimento” reduz drasticamente a eficiência do lixamento.

As alcanolaminas são adsorvidas na superfície da fratura através do par isolado de nitrogênio, neutralizando a carga superficial e reduzindo a atração entre-partículas. O resultado: menos aglomeração, pó com fluxo-mais livre, mídia mais limpa e menor energia por unidade de finura alcançada.

Mecanismo 2: Aumento de força 💪

Opera durante: hidratação (após mistura com água)

O resíduo de alcanolamina na superfície das partículas de cimento (que sobrevive em pequenas quantidades após a moagem) modifica a forma como as fases do clínquer se hidratam. Alcanolaminas terciárias - particularmente DEAE e TIPA - aceleram seletivamente a hidratação dealuminato de cálcio (C₃A) e ferrita (C₄AF)fases. Isto promove a formação mais precoce e completa de etringita.

DMEA e TEA atuam de forma mais ampla, acelerando a hidratação de C₃S e C₃A - contribuindo para a força inicial e de 28-dias. O grupo hidroxila da alcanolamina forma complexos com íons cálcio na solução dos poros, modificando a cinética de precipitação do hidrato de silicato de cálcio (C-SH).

🔗 Nitrogênio aminado → locais de ácido de Lewis na superfície

A superfície-rica do clínquer em cálcio apresenta sítios ácidos de Lewis (Ca²⁺, Al³⁺). O par solitário do nitrogênio amina atua como uma base de Lewis, formando uma ligação de coordenação com esses cátions superficiais. Esta adsorção é forte o suficiente para persistir durante o processo de moagem, mas fraca o suficiente para ser liberada durante a hidratação - a amina é dessorvida na solução dos poros, onde continua a influenciar a cinética de dissolução de C₃A e C₄AF.

🔗 Grupo hidroxila → ligação de hidrogênio com oxigênio silicato

O grupo –OH do hidrogênio da alcanolamina-liga-se aos átomos de oxigênio em ponte na estrutura tetraédrica de silicato de C₃S e C₂S. Esta interação é particularmente significativa durante a hidratação inicial: a alcanolamina atua como um modelo que orienta a nucleação do gel C-S-H, produzindo uma microestrutura de gel mais uniforme e densa do que se formaria sem o auxílio. BDEA e DEAE, carregando dois grupos –OH, mostram versões mais fortes deste efeito do que TEA ou DMEA em dosagem molar igual.

⚡ Neutralização de carga → aglomeração reduzida

Quando a amina protonada (R₃NH⁺ no ambiente ácido local próximo a superfícies de fratura frescas) é adsorvida em superfícies de silicato carregadas negativamente, ela reduz o potencial zeta da superfície para zero. Partículas com potencial zeta próximo de -zero têm atração eletrostática mínima entre si - eliminando o principal fator de aglomeração na moagem a seco. Este efeito é mensurável: uma formulação de auxiliar de moagem bem-otimizada normalmente muda o potencial zeta das partículas de cimento de -25 mV para -5 a +5 mV em dispersão aquosa.

📍Ponto de adição: entrada do moinho (preferencial)

A adição do auxiliar de moagem na entrada de alimentação do moinho garante o máximo tempo de exposição às superfícies de partículas recém-fraturadas em todo o circuito de moagem. O aditivo líquido é dosado por uma bomba dosadora diretamente na correia de alimentação de clínquer ou na calha de entrada do moinho. Esta é a prática padrão para moinhos de bolas e moinhos de rolos verticais (VRM).

📍Ponto de adição: saída do moinho (alternativa)

Para fins de aumento de resistência, onde a função principal da alcanolamina é a modificação da hidratação em vez da eficiência da moagem, a adição na saída do moinho ou no desvio do separador permite uma dosagem precisa sem influenciar a temperatura do moinho e o equilíbrio de umidade. Esta abordagem é utilizada quando o auxiliar de moagem é adicionado separadamente do auxiliar de eficiência.

⏱️ Tempo de configuração

Nas dosagens recomendadas, as alcanolaminas têm efeito mínimo no tempo de pega - normalmente menos de ±15 minutos na pega inicial do Vicat em comparação com o controle. Em overdose (acima de ~400 g/t ativo), TEA e TIPA podem causar retardo perceptível na pega inicial (30–60 minutos), provavelmente devido à complexação de íons de cálcio que atrasa a nucleação da etringita. DMEA e DEAE apresentam menor tendência de retardo do que TEA em dosagem igual devido ao seu peso molecular mais baixo e geometria de coordenação de cálcio diferente.

🌊 Trabalhabilidade e demanda de água

TEA e DMEA melhoram o fluxo da pasta de cimento (medido por mini{0}}slump ou espalhamento na mesa de fluxo) em proporção a/c igual, normalmente em 10–25 mm em comparação com o controle na dosagem recomendada. Isto é atribuído ao efeito dispersante da amina protonada nas partículas de cimento - o mesmo mecanismo que reduz a aglomeração no moinho. DEAE e TIPA mostram menos melhoria de fluxo por grama adicionada, já que seu tamanho molecular maior reduz sua eficácia como dispersantes em relação à sua atividade de aumento de força-.

🏗️ Durabilidade-de longo prazo

At the minute quantities used (100–400 g active per tonne of cement = 0.01–0.04% by weight of cement), alkanolamine residues in the hardened concrete paste are below levels that affect long-term durability. Chloride ion permeability (RCPT), sulfate resistance, and carbonation resistance are not measurably compromised by alkanolamine grinding aids at recommended dosage. However, at significantly elevated dosages (>1.000 g/t), foi demonstrado que o TEA aumenta a porosidade total -, ressaltando a importância de permanecer dentro das janelas de dosagem recomendadas.

🏭 GGBS (escória)

A escória é um material hidráulico latente - que reage lentamente sem ativador. As alcanolaminas, particularmente TIPA e DEAE, aceleram a dissolução da escória complexando os íons Al³⁺ e Ca²⁺ liberados da superfície da escória, promovendo a formação precoce de gel C-S-H e C-A-H. Em níveis de substituição de escória de 50–70%, adições TIPA de 150–300 g/t podem recuperar 3–5 MPa de resistência de 28 dias em relação à mistura sem ajuda.

🌫️ Cinza volante

A cinza volante classe F (baixo-cálcio) é uma pozolana lenta que depende do Ca(OH)₂ da hidratação do clínquer para reagir. As alcanolaminas aceleram a hidratação do clínquer, o que aumenta a disponibilidade de Ca(OH)₂ para a reação de cinzas volantes - um benefício sinérgico. O DMEA é particularmente eficaz em-misturas de cinzas volantes porque sua aceleração mais rápida de C₃S fornece o suprimento de hidróxido de cálcio que inicia-a reação pozolânica das cinzas volantes em idades mais precoces.

🧱 Argila calcinada (LC3)

Calcined clay (particularly metakaolin) is highly reactive with Ca(OH)₂, forming alumino-silicate hydrates (C-A-S-H) with excellent strength and low permeability. DEAE and TIPA, with their C₃A-preferential acceleration, enhance the aluminate-rich reaction environment that makes calcined clay blends particularly strong at 28–90 days. This application is still emerging but shows significant potential for low-carbon cement systems targeting >Redução do fator de clínquer em 50%.

🧪 HPLC-ELSD (produto líquido)

A cromatografia líquida de-alto desempenho com detecção evaporativa de espalhamento de luz (HPLC-ELSD) é o método estabelecido para quantificar componentes individuais de alcanolamina em concentrados auxiliares de moagem líquidos. A separação em uma coluna C18 ou de troca-iônica com fase móvel aquosa/acetonitrila fornece resolução de linha de base de TEA, DMEA, DEAE, TIPA e dietanolamina em uma única corrida de 15 minutos. Os limites de detecção são normalmente de 10–50 mg/L.

🧪 IC (cromatografia iônica) em cimento

A cromatografia iônica com detecção de condutividade suprimida pode quantificar alcanolaminas extraídas do cimento no nível de mg/kg. O cimento é extraído com HCl diluído ou água, filtrado e injetado em uma coluna de troca-cátion. O método descrito na literatura (por exemplo, protocolos adjacentes- ASTM) alcança a detecção de TEA, DMEA e DEAE em 10–50 mg/kg de cimento - bem acima do nível de resíduo típico de 5–20 mg/kg da dosagem padrão de auxiliar de moagem.

P: Os auxiliares de moagem de alcanolamina afetam a compatibilidade do cimento com os superplastificantes?

At standard dosages (100–400 g/t active), alkanolamines do not significantly affect the compatibility of cement with polycarboxylate ether (PCE) superplasticizers - the dominant admixture type in modern concrete. TEA at high dosage (>500 g/t) pode reduzir modestamente a eficácia do PCE competindo por locais de adsorção na superfície do C₃A. Se a compatibilidade do superplastificante for crítica (por exemplo, concreto auto{4}}adensável, concreto de desempenho ultra-alto-), use DMEA ou DEAE em vez de TEA e verifique a compatibilidade com seu produto PCE específico por meio de testes de retenção de abatimento antes dos testes em-escala completa.

P: Os auxiliares de moagem de alcanolamina são permitidos pela EN 197-1 e ASTM C150?

A EN 197-1 (norma europeia de cimento) permite o processamento de adições de até 1% em massa de cimento, desde que não prejudiquem os requisitos de desempenho do cimento ou a durabilidade do concreto. Os auxiliares de moagem de alcanolamina em dosagens padrão (0,005–0,04% ativos no cimento) estão bem dentro deste limite. De acordo com a ASTM C150 (padrão de cimento Portland dos EUA), as adições de processamento não devem exceder 1% e não devem prejudicar a durabilidade do concreto - as alcanolaminas se qualificam em ambos os aspectos nas dosagens recomendadas. Sempre confirme com seu organismo de certificação e norma nacional específico, pois alguns mercados aplicam restrições adicionais aos tipos de adição orgânica.

P: Posso usar DMEA ou DEAE como substituto direto-do TEA em uma formulação de auxiliar de moagem existente?

Não na proporção de peso de 1:1 - mas com ajuste de dosagem, sim. O DMEA (PM 89) é muito mais leve que o TEA (PM 149), portanto, uma substituição-equivalente em peso fornece mais moles de amina. Comece com 60% da dosagem em peso de TEA ao testar o DMEA como substituto e, em seguida, otimize com testes de finura e resistência de Blaine. DEAE (PM 117) requer aproximadamente 79% da dosagem em peso de TEA para carga molar equivalente. Em ambos os casos, espere uma redução modesta na resistência inicial (1-dia) e uma melhoria na resistência de 28-dias, além de uma redução no benefício de eficiência de moagem - o perfil de compensação dependerá da configuração do seu clínquer e do moinho.

P: O que causa a descoloração marrom às vezes observada quando as alcanolaminas são armazenadas em tanques de aço carbono?

A descoloração marrom ou amarela em alcanolaminas armazenadas (particularmente TEA e BDEA) é causada pela degradação oxidativa da amina na presença de íons de ferro lixiviados das superfícies de aço carbono. O ferro atua como um catalisador da reação de Fenton, gerando radicais hidroxila que atacam as cadeias alquílicas. Os produtos coloridos são complexos de ferro{3}}amina e subprodutos de oxidação. Prevenção: utilizar tanques de aço inox 304/316 ou PEAD; manter uma manta de nitrogênio; e evite temperaturas acima de 40 graus no armazenamento. O produto descolorido deve ser testado quanto ao conteúdo de amina ativa antes do uso - a cor é um indicador de qualidade, mas não significa necessariamente perda total de atividade.

P: Como os moinhos de rolos verticais (VRM) diferem dos moinhos de bolas em termos de requisitos de auxílio à moagem?

Os VRMs operam por compressão inter-de partículas entre os rolos e uma mesa rotativa, em vez do impacto da bola. O mecanismo de moagem gera calor e cria partículas mais finas e angulares com uma distribuição de tamanho de partícula mais estreita do que o cimento do moinho de bolas. Principais diferenças na seleção do auxiliar de moagem: (1) o cimento VRM já é menos propenso à aglomeração devido ao mecanismo de compressão, portanto o benefício da eficiência de moagem das alcanolaminas é menos pronunciado do que nos moinhos de bolas; (2) o PSD mais estreito do cimento VRM significa que as alcanolaminas de aumento de resistência (DEAE, TIPA) proporcionam benefícios proporcionalmente maiores, à medida que o gargalo muda da finura da partícula para a ativação da hidratação; (3) Os sistemas VRM são mais sensíveis à umidade - alcanolaminas devem ser dosadas como soluções aquosas diluídas (<20% concentration) to avoid localized moisture build-up on the grinding table.