水泥水化熱測(cè)定方法(溶解熱法)

1、水泥水化熱測(cè)定方法(溶解熱法)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(cè)定水泥水化熱試驗(yàn)的方法原理、儀器設(shè)備、試驗(yàn)步驟及結(jié)果 計(jì)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(wú)關(guān)提出的。它是在熱量計(jì)周?chē)鷾囟纫欢ǖ臈l件下，用未水化的水泥與水化 一定齡期的水泥分別在一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)酸中溶解，測(cè)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

2、量計(jì)：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(jì)、攪拌裝 置等主要部件組成。另配一個(gè)曲頸玻璃漏斗和一個(gè)直頸裝酸漏斗。 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(zhǎng) 長(zhǎng)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(gè)攪拌器，分別用于攪拌水槽中的水和保溫瓶中 的酸液。 150mm，深210mm筒內(nèi)襯有軟木層或泡沫 塑料。筒蓋內(nèi)鑲嵌有橡膠圈以防漏水，蓋上有三個(gè)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(jì)。 5的水，靜置30min時(shí)，其冷卻速度 不得超過(guò)0

3、.001/min·。 0.01，最大差示溫度為5 6，插入酸液部分須涂以石蠟或其他耐氫氟酸的涂料。 6.06.5mm，總長(zhǎng)約280mm，下端裝有兩片略帶軸向推進(jìn)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。 70mm，深100mm 漏斗管外徑7.5mm，長(zhǎng)95mm，供裝試樣用。 80mm，管長(zhǎng)120mm， 外徑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(tái)。 3.3 高溫爐：使用溫度不低于900，并帶有恒溫控制裝置。 3.4 試驗(yàn)篩：方孔邊長(zhǎng)0.15mm和0.60mm篩各一個(gè)。 3.5 鉑坩堝或瓷坩堝：容量約30mL

4、。 3.6 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，容積約15mL。 3.9 其他：磨口稱量瓶，最小分度0.1的溫度計(jì)，時(shí)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(jì)熱容量，使用前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行如下處理：將氧化鋅放 入坩堝內(nèi)，在900950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(guò)0.15mm篩，貯存于干燥器中備用。在標(biāo)定試驗(yàn)前還慶在900950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

5、.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(shí)可將不同密度的 濃硝酸按下列采取量用蒸餾水稀釋至1L： 硝本密度，g/cm3 采取量（20），mL 1.42 127 1.40 138 1.38 149 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(yàn)室條件 恒溫室：溫度應(yīng)能控制在20±1。 通風(fēng)櫥。 6 試驗(yàn)步驟 6.1 標(biāo)定熱量計(jì)的

6、熱容量 拌器放入保溫瓶?jī)?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(dòng)酸 液攪拌器懸臂夾頭至使對(duì)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(kāi)動(dòng)保溫水槽攪拌器。把水槽內(nèi)的水溫 調(diào)到20±1，然后關(guān)閉攪拌器備用。 內(nèi)，然后慢慢加入低于室溫的2.00mol/L硝酸溶液（約393mL），使兩種 混合物總量達(dá)到425±0.1g，記錄2.00mol/L硝酸溶液加入的總量，該量即為試驗(yàn) 時(shí)所需的2.00mol/L硝酸溶液的用量。 14.5左右，再開(kāi)動(dòng)保溫水槽內(nèi)的攪 拌器，并將水溫調(diào)到20±0.1。 7 的2.00mol/L硝酸溶

7、液，先向保溫瓶?jī)?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(jì)（中途不許拔出，以免影 響精度），開(kāi)動(dòng)保溫水槽攪拌器，接通冷卻攪拌器電機(jī)的循環(huán)水，5min后觀察水 槽溫度，使其保持20±0.1。從水槽攪拌器開(kāi)動(dòng)算起，連續(xù)攪拌20min。 在貝氏溫度計(jì)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(shí)為止。記錄最后一次酸 液溫度，此溫度值即為初讀數(shù)0，初測(cè)期結(jié)束。 0.001g氧化鋅通過(guò)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(guò)程須在2mi

8、n內(nèi)完成，漏斗和毛刷上均不得 殘留試樣。 ： G01072.00.4(30ta)0.5(Tta C (1) R0 式中：C熱量計(jì)熱容量，J/; 1072.0氧化鋅在30時(shí)的溶解熱，J/g; G0氧化鋅重量，g； T氧化鋅加入熱量計(jì)時(shí)的室溫，； 0.4溶解熱負(fù)溫比熱容，J/·g; 0.5氧化鋅比熱容，J/·g; ta溶解期第一次測(cè)讀數(shù)a加貝氏溫度計(jì)0時(shí)相應(yīng)的攝氏溫度，; R0經(jīng)校正的溫度上升值，。 R0值按式（）計(jì)算： a R0（a-0）（b0） (2) ba 式中： 0初測(cè)期結(jié)束時(shí)（即開(kāi)始加氧化鋅時(shí)）的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，; a溶解期的第一次測(cè)讀的貝氏溫度計(jì)的讀數(shù)，; a溶解期

9、結(jié)束時(shí)測(cè)讀的貝氏溫度計(jì)的讀數(shù)，; a、b分別不測(cè)讀a或b時(shí)距離測(cè)初讀數(shù)0時(shí)所經(jīng)進(jìn)的時(shí)間，min。 為了保證試驗(yàn)結(jié)果的精度，熱量計(jì)熱容量對(duì)應(yīng)a、b的測(cè)讀時(shí)間a、b應(yīng)分別與不 定。 相差大于5J/時(shí)，須重新標(biāo)定。 a.重新調(diào)整貝氏溫度計(jì)時(shí)； b.當(dāng)溫度計(jì)、保溫瓶、攪拌器重新更換或涂覆耐酸涂料時(shí)； d.對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有疑問(wèn)時(shí)。 6.2 未水化水泥溶解熱的測(cè)定 0.001g未水化水泥試樣中的一 份在2min內(nèi)通過(guò)加料漏斗徐徐加入熱量計(jì)內(nèi)，漏斗、稱量瓶及毛刷上均不得殘留試 樣，然后按表規(guī)定的各品種水泥測(cè)讀溫度的時(shí)間，準(zhǔn)時(shí)讀記貝氏溫度計(jì)讀數(shù)'a和 'b。第二份試樣重復(fù)第一份的操作。第三份試樣置

10、于900950灼燒90min，在干燥 器中冷卻至室溫后稱其質(zhì)量G1。 表 各品種水泥測(cè)讀溫度的時(shí)間 距初測(cè)期溫度'0的相隔時(shí)間，min 水泥品種 'a 'b 硅酸鹽水泥 中熱硅酸鹽水泥 20 40 普通硅酸鹽水泥 礦渣硅酸鹽水泥 40 60 低熱礦渣硅酸鹽水泥 火山灰硅酸鹽水泥 60 90 粉煤灰硅酸鹽水泥 80 120 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(shí)，可按火山灰 水泥或粉煤灰水泥規(guī)定。 如在規(guī)定的測(cè)讀期結(jié)束時(shí)，溫度的變化沒(méi)有達(dá)到均勻一致，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)測(cè)讀期至 每隔10min的溫度變化均勻?yàn)橹?。此時(shí)需要知道測(cè)讀期延長(zhǎng)后熱量計(jì)的熱容量，用于 計(jì)

11、算溶解熱。 R1C q10.8(T'-T'a) (3) G1 式中：q1未水化水泥的溶解熱，J/g; C熱量計(jì)的熱容量，J/； 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(jì)時(shí)的室溫，； t'a溶解期第一次貝氏溫度計(jì)讀數(shù)換算成普通溫度計(jì)的度數(shù)，； R1經(jīng)校正的溫度上升值，; 0.8未水化水泥的比熱容,J/·g。 R1值按式（）計(jì)算： a' R1（'a'0）（'b'a） (4) b'-a' 式中：'0、'a、'b分別為初測(cè)期結(jié)束時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)、溶解期第

12、一次 和第二次測(cè)讀時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，； a'、b'分別為溶解期第一次測(cè)讀時(shí)'a與第二次測(cè)讀時(shí)'b距初讀數(shù)'0的時(shí) 間，min。 試驗(yàn)。 6.3 部分水化水泥溶解熱的測(cè)定 時(shí)，用100g水泥加40mL蒸餾水，充分?jǐn)嚢?min后分成三等份，分別裝入三個(gè)符合3.8 條要求的試樣瓶中，置于20±1的水中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的齡期。 通過(guò)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?jī)?nèi)供作溶解熱測(cè)定，另一份放在坩堝內(nèi)置于 9009502C q21.7(T-ta)1.3(ta

13、ta) (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(jì)的熱容量，J/； G2某一齡期水化水泥試樣換算成灼燒后的質(zhì)量，g； T水化水泥試樣裝入熱量計(jì)時(shí)的室溫，； ta水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，換算成普通溫度計(jì)的溫度，； ta未水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計(jì)讀數(shù)換算成普通溫度計(jì)的溫度，； R2經(jīng)校正的溫度上升值，; 1.7水化水泥的比熱容,J/·g。 1.3溫度校正比熱容,J/·g。 R2值按式（）計(jì)算： a' R2（a0）（ba） (6) ba 式中：0、a、b分別為初測(cè)期結(jié)束時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)及溶解期第一次 和第二次

14、測(cè)讀時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，； q2水化某一齡期時(shí)水泥的溶解熱，J/； ta未水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計(jì)讀數(shù)換算成普通溫度計(jì)的溫度，； 0.4溶解熱的負(fù)溫比熱容，J/4.200g 經(jīng)900950灼燒后質(zhì)量：3.002g 貝氏溫度計(jì)()等于普通溫度 14.823 室 溫 20.5 計(jì)的溫度（） 水槽溫度 20 7h 15min 7h 55min 8h 0min 8h 5min 初測(cè)期溫度 裝入酸液 0.242 0.267 0.272 (貝氏) 8h 2min 8h 3min 8h 4min 8h 5min 0.277 0.282 0.287 0.292 溶解期溫度 0 裝入試樣時(shí)貝氏溫度計(jì)讀數(shù) 8h5min0.292 (貝氏) a 裝入試樣后80min貝氏溫度計(jì)讀數(shù) 9h25min3.881 b 裝入度樣后120min貝氏溫度計(jì)讀數(shù) 10h5min3.985 t a a P 18.704 G01072.0.4(30ta)0.5(Ta (1693)J/ C R0 a R0 (a0)(ba) 3.381 ba 結(jié)果計(jì)算