水泥水化熱測定方法

1、水泥水化熱測定方法（溶解熱法）標(biāo)準(zhǔn)名稱水泥水化熱測定方法（溶解熱法）標(biāo)準(zhǔn)類型中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)號GB/T 12959-91標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布單位國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)正文1主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用溶解熱法測定水泥水化熱試驗的方法原理、儀器設(shè)備、試驗步驟及結(jié)果 計算等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦 渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和其他指定采用本方法的水泥品種。2方法原理本方法是依據(jù)熱化學(xué)的蓋斯定律，即化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與體系的初態(tài)和終態(tài)有關(guān)而與 反應(yīng)的途徑無關(guān)提出的。它是在熱量計周圍溫度一定的條件下，用未水化的水泥與水化

2、一定齡期的水泥分別在一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)酸中溶解，測得溶解熱之差，即為該水泥在規(guī)定 齡期內(nèi)所放出的水化熱。3儀器設(shè)備3.1熱量計：如下圖所示。由保溫水槽、內(nèi)筒、廣口保溫瓶、貝克曼差示溫度計、攪拌裝置等主要部件組成。另配一個曲頸玻璃漏斗和一個直頸裝酸漏斗。3.1.1 保溫水槽：水槽內(nèi)外殼之間裝有隔熱層，內(nèi)殼橫斷面為橢圓形的金屬筒，橫斷面長 長軸450mm短軸300mm深310mm容積約30L。并裝有控制水位的溢流管。溢流管 高度距底部約270mm水槽上裝有二個攪拌器，分別用于攪拌水槽中的水和保溫瓶中的酸液。3.1.2 內(nèi)筒：筒口為帶法蘭的不銹鋼圓筒，內(nèi)徑 150mm深210mm?內(nèi)襯有軟木層或泡沫 塑

3、料。筒蓋內(nèi)鑲嵌有橡膠圈以防漏水，蓋上有三個孔，中孔安裝酸液攪拌器，兩側(cè) 的孔分別安裝加料漏斗和貝克曼差示溫度計。3.1.3 廣口保溫瓶：容積約為600mL當(dāng)盛滿比室溫高5C的水，靜置30min時，其冷卻速度 不得超過 0.001C/minC。3.1.4 貝克曼差示溫度計（以下簡稱貝氏溫度計）：精度為 0.01 C，最大差示溫度為56 C,插入酸液部分須涂以石蠟或其他耐氫氟酸的涂料。3.1.5 攪拌裝置：分為酸液攪拌器和水槽攪拌器。酸液攪拌器用玻璃或耐酸尼龍制成。直徑6.0 6.5mm總長約280mm下端裝有兩片略帶軸向推進作用的葉片，插入酸液部分必須涂以石蠟或其他耐氫氟酸涂料。3.1.6 曲頸

4、玻璃漏斗：由玻璃漏斗涂蠟或用耐氫氟酸塑料制成，上口直徑約70mm深100mm漏斗管外徑7.5mm長95mm供裝試樣用。3.1.7 直頸裝酸漏斗：由玻璃漏斗涂蠟或用耐氫氟酸塑料制成，上口直徑約80mm管長120mm夕卜徑7.5mm>3.2 天平：稱量200g，分度值0.001g和稱量500g,分度值為0.1g天平各一臺。3.3 高溫爐：使用溫度不低于900C，并帶有恒溫控制裝置。3.4 試驗篩：方孔邊長0.15mm和0.60mm篩各一個。3.5 鉑坩堝或瓷坩堝：容量約30mL3.6 研缽。3.7 冰箱：用于降低硝酸溶液溫度。3.8 水泥水化試樣瓶：由不與水泥作用的材料制成，具有水密性，容積

5、約15mL3.9 其他：磨口稱量瓶，最小分度0.1 C的溫度計，時鐘，秒表，干燥器，容量瓶，吸液管， 石蠟等。4 試劑及配制4.1 氧化鋅：分析純。用于標(biāo)定熱量計熱容量，使用前應(yīng)預(yù)先進行如下處理：將氧化鋅放入坩堝內(nèi)，在900950C高溫下灼燒1h，取出，置于干燥器中冷卻后，用瑪瑙研缽研 磨至全部通過0.15mm篩，貯存于干燥器中備用。在標(biāo)定試驗前還慶在900 950C下灼燒5min,并在干燥器中冷卻至室溫。4.2 氫氟酸：分析純，48%（或密度1.15g/cm3）。4.3 硝酸溶液c（HNO3）= 2.00 ± 0.02mol/L,應(yīng)用分析純硝酸大量配制。配制時可將不同密度的 濃硝酸

6、按下列采取量用蒸餾水稀釋至 1L：硝本密度，g/cm3采取量（20C），mL1.421271.401381.38149硝酸溶液的標(biāo)定：用移液管吸取 25mL上述已配制好的硝酸溶液，移入 250mL的容量瓶 中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。接著用已知濃度（約0.2mol/L ）的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定容量瓶中硝酸溶液的濃度，該濃度乘以10即為上述已配制好的硝酸溶液的濃度。5 試驗室條件恒溫室：溫度應(yīng)能控制在20 ± 1C。通風(fēng)櫥。6 試驗步驟6.1 標(biāo)定熱量計的熱容量6.1.1 試驗前保溫瓶內(nèi)壁用石蠟或其他耐氫氟酸的涂料涂覆。6.1.2 在標(biāo)定熱量計熱容量前一天將熱量計放在試驗室內(nèi)，保溫瓶放入

7、內(nèi)筒中，酸液攪 拌器放入保溫瓶內(nèi)，蓋緊內(nèi)筒蓋，接著將內(nèi)筒放入保溫水槽的環(huán)形套內(nèi)。移動酸 液攪拌器懸臂夾頭至使對準(zhǔn)內(nèi)筒中心孔，并將攪拌器夾緊。在保溫水槽內(nèi)加水使 水面高出內(nèi)筒蓋（由溢流管控制高度）。開動保溫水槽攪拌器。把水槽內(nèi)的水溫 調(diào)到20± 1 C,然后關(guān)閉攪拌器備用。6.1.3 確定2.00mol/L硝酸溶液用量，將48%氫氟酸8 mL加入書籍質(zhì)量的耐氫氟酸量杯內(nèi)，然后慢慢加入低于室溫6_7C的2.00mol/L硝酸溶液（約393mL），使兩種混合物總量達到425土 0.1g，記錄2.00mol/L硝酸溶液加入的總量，該量即為試驗 時所需的2.00mol/L硝酸溶液的用量。6.1

8、.4 在標(biāo)定試驗前，先將貝抵溫度計的零點調(diào)為14.5 C左右，再開動保溫水槽內(nèi)的攪拌器，并將水溫調(diào)到20±0.1 Co6.1.5 從安放貝氏溫度計孔插入加酸液用的漏斗，按已確定的用量量取低于室溫6 7C的2.00mol/L硝酸溶液，先向保溫瓶內(nèi)注入約 150mL然后加入8mL 48%氫氟酸，再 加入剩余的硝酸溶液，加畢，取出漏斗，插入貝氏溫度計（中途不許拔出，以免影 響精度），開動保溫水槽攪拌器，接通冷卻攪拌器電機的循環(huán)水，5min后觀察水槽溫度，使其保持20± 0.1 C。從水槽攪拌器開動算起，連續(xù)攪拌 20min。6.1.6 水槽攪拌器連續(xù)攪拌20min停止，開動保溫瓶

9、中的酸液攪拌器，連續(xù)攪拌20min后，在貝氏溫度計上讀出酸液溫度，隔 5min后再讀一次酸液溫度，此后每隔1min讀一次 酸液溫度，直至連續(xù)5min內(nèi)，每分鐘上升的溫度差值相等時為止。記錄最后一次酸 液溫度，此溫度值即為初讀數(shù)B 0,初測期結(jié)束。6.1.7 初測期結(jié)束后，立即將事先稱量好的 7± 0.001g氧化鋅通過加料漏斗徐徐地加入保溫瓶酸液中（酸液攪拌器繼續(xù)攪拌），加料過程須在2min內(nèi)完成，漏斗和毛刷上均不得殘留試樣。6.1.8 從讀出初測讀數(shù)B 0起分別測讀20,40,60,80,90,120min 時貝氏溫度計的讀數(shù)。這一過程為溶解期。6.1.9 熱量計在各時間區(qū)間內(nèi)的熱

10、容量按式（1）計算，精確到 0.5J/ °C：G0 1072.0 + 0.4(30 ta) + 0.5(T taC = R0式中：C熱量計熱容量，J/ C ;1072.0 氧化鋅在30C時的溶解熱，J/g;G0 氧化鋅重量，g；T 氧化鋅加入熱量計時的室溫，C；0.4溶解熱負溫比熱容，J/ Cg;0.5氧化鋅比熱容，J/Cg;ta 溶解期第一次測讀數(shù)B a加貝氏溫度計0C時相應(yīng)的攝氏溫度，CR0 經(jīng)校正的溫度上升值，C。R0值按式（2）計算：aR0a- 9 0） （9 b9 0）b a式中：9 0初測期結(jié)束時（即開始加氧化鋅時）的貝氏溫度計讀數(shù)，C9 a溶解期的第一次測讀的貝氏溫度計

11、的讀數(shù)，C ;9 a溶解期結(jié)束時測讀的貝氏溫度計的讀數(shù)，C ;a 、b分別不測讀B a或B b時距離測初讀數(shù)B 0時所經(jīng)進的時間，min。為了保證試驗結(jié)果的精度，熱量計熱容量對應(yīng)Ba、B b的測讀時間a、b應(yīng)分別與不同品種水泥所需要的溶解期測讀時間對應(yīng)。不同水泥的具體溶解期測讀時間按622規(guī)6.1.106.1.11熱量計熱容量應(yīng)標(biāo)定兩次，以兩次標(biāo)定值的平均值作為標(biāo)定結(jié)果。如兩次標(biāo)定值相差大于5J/C時，須重新標(biāo)定。在下列情況下，熱容量需重新標(biāo)定：a. 重新調(diào)整貝氏溫度計時；b. 當(dāng)溫度計、保溫瓶、攪拌器重新更換或涂覆耐酸涂料時；c. 當(dāng)新配制的酸液與標(biāo)定量熱計熱容量的酸液濃度變化超過0.02m

12、ol/L時；d. 對試驗結(jié)果有疑問時。6.2 未水化水泥溶解熱的測定6.2.1 按6.1.1 6.1.6進行準(zhǔn)備工作和初測期試驗，并記錄初測溫度B '0。6.2.2 讀出初測溫度B '0后，立即將預(yù)先稱好的三份 3±0.001g未水化水泥試樣中的一 份在2min內(nèi)通過加料漏斗徐徐加入熱量計內(nèi)，漏斗、稱量瓶及毛刷上均不得殘留試樣，然后按表1規(guī)定的各品種水泥測讀溫度的時間，準(zhǔn)時讀記貝氏溫度計讀數(shù)B'a和B 'b。第二份試樣重復(fù)第一份的操作。第三份試樣置于900一950E灼燒90min,在干燥器中冷卻至室溫后稱其質(zhì)量G1。表1各品種水泥測讀溫度的時間II 距

13、初測期溫度B '0的相隔時間，min水泥品種I1IB'aIB'b硅酸鹽水泥II中熱硅酸鹽水泥I 20I 40普通硅酸鹽水泥II礦渣硅酸鹽水泥低熱礦渣硅酸鹽水泥I40I60火山灰硅酸鹽水泥I60I90粉煤灰硅酸鹽水泥I80I120注：在普通水泥、礦渣水泥、低熱礦渣水泥中摻有火山灰或粉煤灰時，可按火山灰 水泥或粉煤灰水泥規(guī)定。如在規(guī)定的測讀期結(jié)束時，溫度的變化沒有達到均勻一致，應(yīng)適當(dāng)延長測讀期至 每隔10min的溫度變化均勻為止。此時需要知道測讀期延長后熱量計的熱容量，用于 計算溶解熱。623 未水化水泥的溶解熱按式(3)計算，精確到 0.5J/g :R1Cq1=0.8(T

14、'-T'a)(3)G1式中：q1未水化水泥的溶解熱，J/g;C熱量計的熱容量，J/ °C；G1 未水化水泥試樣灼燒后的質(zhì)量，g;T'未水化水泥試樣裝入熱量計時的室溫，C；t'a溶解期第一次貝氏溫度計讀數(shù)換算成普通溫度計的度數(shù)，C；R1 經(jīng)校正的溫度上升值，C ;0.8 未水化水泥的比熱容，J/ Cg。R1值按式(4)計算：a'R1'a 9 '0 ) (9 'b 9 'a ) (4)b'-a'式中：B '0、B 'a、B 'b 分別為初測期結(jié)束時的貝氏溫度計讀數(shù)、溶解期第一次

15、和第二次測讀時的貝氏溫度計讀數(shù)，C；a' 、b'分別為溶解期第一次測讀時B 'a與第二次測讀時B 'b距初讀數(shù)B '0的時間，min。624以兩次測定值的平均值作為試樣測定結(jié)果。如兩次測定值相差大于10J/g時，須重做試驗。6.3 部分水化水泥溶解熱的測定6.3.1 在測定未水化水泥試樣溶解熱的同時，制備部分水化水泥試樣。測定兩個齡期水化熱時，用100g水泥加40mL蒸餾水，充分攪拌3min后分成三等份，分別裝入三個符合 3.8 條要求的試樣瓶中，置于20± 1C的水中養(yǎng)護至規(guī)定的齡期。6.3.2 按6.1.1 6.1.6進行準(zhǔn)備工作和初測期試

16、驗，并記錄初測溫度B0。6.3.3 養(yǎng)護水中取出達到試驗齡期的試樣瓶，取出試樣，迅速用研缽將水泥石搗碎，并全部通過0.60mm方孔篩，然后混合均勻，放入磨口稱量瓶中，并稱出4.20 ± 0.05g （精確至0.001g ）試樣三份，兩份放在稱量瓶內(nèi)供作溶解熱測定，另一份放在坩堝內(nèi)置于900 950C下灼燒90min,在干燥器中冷卻至室溫后稱其質(zhì)量，求出灼燒量G2從開始搗碎至放入稱量瓶中的全部時間不得超過10mi n。6.3.4 讀出初測期結(jié)束時貝氏溫度計讀數(shù)B0,并立即將稱量好的一份試樣在 2min內(nèi)由加料漏斗徐徐加入熱量計內(nèi)，漏斗、稱量瓶、毛刷上均不得殘留試樣，然后按表1規(guī)定不同水

17、泥品種的測讀時間，準(zhǔn)時讀記貝氏溫度計讀數(shù)Ba和B b。6.3.5 經(jīng)水化某一齡期后水泥石的溶解熱按式（5）計算，精確到 0.5J/g :R2Cq2=一1.7（T -t a） + 1.3（t a t ' a） （5）G2式中：q2經(jīng)水化某一齡期后水泥石的溶解熱，J/g;C熱量計的熱容量，J/ C；G2 某一齡期水化水泥試樣換算成灼燒后的質(zhì)量，g；T 一一水化水泥試樣裝入熱量計時的室溫，C；t a水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計讀數(shù)，換算成普通溫度計的溫度，C；t ' a未水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計讀數(shù)換算成普通溫度計的溫度，C； R2 經(jīng)校正的溫度上升值，C ;1.

18、7水化水泥的比熱容 J/ g01.3 溫度校正比熱容 J/goR2 值按式（6）計算：a'R2=（B aB 0） （B bB a） （6）b a式中：B 0、B a、B b分別為初測期結(jié)束時的貝氏溫度計讀數(shù)及溶解期第一次和第二次測讀時的貝氏溫度計讀數(shù)，C；a 、b分別為溶解期第一次讀數(shù)B a和第二次讀數(shù)B b時距初測讀數(shù)B 0的時間，min。6.3.6 以兩次測定值的平均值作為試樣測定結(jié)果。如兩次測定值相關(guān)大于10J/g時，須補做試驗。637 每次試驗結(jié)束后，將保溫瓶取出，倒出瓶內(nèi)廢液，用清水將保溫瓶、攪拌器及貝氏溫度 計沖洗干凈，并用干凈紗布抹去水分，供下次試驗用。涂蠟部分如有損傷，

19、如松裂，脫落現(xiàn)象應(yīng)重新處理。638 部分水化水泥試樣溶解熱測定應(yīng)在規(guī)定齡期土 2h內(nèi)進行，以試樣進入酸液為準(zhǔn)。7水泥水化熱結(jié)果計算水泥在某一水化齡期前放出的水化熱按式（7）計算，精確到 0.5J/g :q= q1 q2+ 0.4（20 t ' a） （7）式中：q水泥在某一水化齡期前放出的水化熱，J/g;q1未水化水泥的溶解熱，J/ °C；q2 水化某一齡期時水泥的溶解熱，J/ C；t ' a未水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計讀數(shù)換算成普通溫度計的溫度，C；0.4溶解熱的負溫比熱容，J/ Co附錄A水泥水化熱（溶解熱法）試驗記錄表和算例（參考件）試驗編號：81000制樣日期:1989.3.15試驗日期：1989.3.15水泥品種:粉煤灰水泥混合材名稱及摻量：粉煤灰30%水化齡期:水化3天試樣質(zhì)量：4.200gI 經(jīng)900 950r灼燒后質(zhì)量：3.002g貝氏溫度計（C ）等于普通溫度|14.823 C