水泥水化熱測定方法(溶解熱法)

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(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

2、關(guān)提出的。它是在熱量計(jì)周圍溫度一定的條件下，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(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。 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(gè)攪拌器，分別用于攪拌水槽中的水和保溫瓶中 的酸液。 3.1

3、.2 內(nèi)筒：筒口為帶法蘭的不銹鋼圓筒，內(nèi)徑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)。 3.1.3 廣口保溫瓶：容積約為600mL，當(dāng)盛滿比室溫高5的水，靜置30min時(shí)，其冷卻速度 不得超過0.001/min·。 3.1.4 貝克曼差示溫度計(jì)（以下簡稱貝氏溫度計(jì)）：精度為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。 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 6.06.5mm，總長約280mm

4、，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。 3.1.6 曲頸玻璃漏斗：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， 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0.15mm和0.60mm篩各一個(gè)。 3.5 鉑坩堝或瓷坩堝：容量約30mL

5、。 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

6、.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

7、熱容量 6.1.1 試驗(yàn)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(jì)熱容量前一天將熱量計(jì)放在試驗(yàn)室內(nèi)，保溫瓶放入內(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(dòng)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(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。 6.1.3 確定2.00mol/L硝酸溶液用量，將48氫氟酸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的2.00mol/L硝酸溶液（約393mL），使兩種 混合物總量達(dá)到

8、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。 6.1.4 在標(biāo)定試驗(yàn)前，先將貝抵溫度計(jì)的零點(diǎn)調(diào)為14.5左右，再開動(dòng)保溫水槽內(nèi)的攪 拌器，并將水溫調(diào)到20±0.1。 6.1.5 從安放貝氏溫度計(jì)孔插入加酸液用的漏斗，按已確定的用量量取低于室溫67 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(jì)（中途不許拔出，以免影 響精度），開動(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2

9、0±0.1。從水槽攪拌器開動(dòng)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(dòng)保溫瓶中的酸液攪拌器，連續(xù)攪拌20min后， 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)0起分別測讀

10、20,40,60,80,90,120min時(shí)貝氏溫度計(jì)的讀數(shù)。這一 過程為溶解期。 6.1.9 熱量計(jì)在各時(shí)間區(qū)間內(nèi)的熱容量按式（）計(jì)算，精確到0.5J/： 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

11、： 0初測期結(jié)束時(shí)（即開始加氧化鋅時(shí)）的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，; a溶解期的第一次測讀的貝氏溫度計(jì)的讀數(shù)，; a溶解期結(jié)束時(shí)測讀的貝氏溫度計(jì)的讀數(shù)，; a、b分別不測讀a或b時(shí)距離測初讀數(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)熱容量對應(yīng)a、b的測讀時(shí)間a、b應(yīng)分別與不 同品種水泥所需要的溶解期測讀時(shí)間對應(yīng)。不同水泥的具體溶解期測讀時(shí)間按6.2.2規(guī) 定。 6.1.10 熱量計(jì)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/時(shí)，須重新標(biāo)定。 6.1.11 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(jì)時(shí)； b.當(dāng)溫度計(jì)、保溫瓶、攪拌器重新更

12、換或涂覆耐酸涂料時(shí)； c.當(dāng)新配制的酸液與標(biāo)定量熱計(jì)熱容量的酸液濃度變化超過0.02mol/L時(shí)； d.對試驗(yàn)結(jié)果有疑問時(shí)。 6.2 未水化水泥溶解熱的測定 6.2.1 按6.1.16.1.6進(jìn)行準(zhǔn)備工作和初測期試驗(yàn)，并記錄初測溫度'0。 6.2.2 讀出初測溫度'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(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。第三份試樣置于900950灼燒90min，

13、在干燥 器中冷卻至室溫后稱其質(zhì)量G1。 表 各品種水泥測讀溫度的時(shí)間 距初測期溫度'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)定的測讀期結(jié)束時(shí)，溫度的變化沒有達(dá)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?yàn)橹?。此時(shí)需要知道測讀期延長后熱量計(jì)的熱容量，用于 計(jì)算溶解熱。 6.2.3 未水化

14、水泥的溶解熱按式（）計(jì)算，精確到0.5J/g： 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

15、測期結(jié)束時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)、溶解期第一次 和第二次測讀時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，； a'、b'分別為溶解期第一次測讀時(shí)'a與第二次測讀時(shí)'b距初讀數(shù)'0的時(shí) 間，min。 6.2.4 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(shí)，須重做 試驗(yàn)。 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(shí)，制備部分水化水泥試樣。測定兩個(gè)齡期水化熱 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。 6.3.2 按6

16、.1.16.1.6進(jìn)行準(zhǔn)備工作和初測期試驗(yàn)，并記錄初測溫度0。 6.3.3 養(yǎng)護(hù)水中取出達(dá)到試驗(yàn)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 900950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(shí)間不得超過10min。 6.3.4 讀出初測期結(jié)束時(shí)貝氏溫度計(jì)讀數(shù)0，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(jì)內(nèi)，漏斗、稱量瓶、毛刷上

17、均不得殘留試樣，然后按表規(guī)定不 同水泥品種的測讀時(shí)間，準(zhǔn)時(shí)讀記貝氏溫度計(jì)讀數(shù)a和b。 6.3.5 經(jīng)水化某一齡期后水泥石的溶解熱按式（）計(jì)算，精確到0.5J/g： R2C q21.7(T-ta)1.3(tata) (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/&

18、#183;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 和第二次測讀時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，； a、b分別為溶解期第一次讀數(shù)a和第二次讀數(shù)b時(shí)距初測讀數(shù)0的時(shí) 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(shí)，須補(bǔ)做 試驗(yàn)。 6.3.7 每次試驗(yàn)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(jì)沖洗干凈，并用干凈紗布抹去水分，供下次試驗(yàn)用。涂蠟部分如有損傷，如松裂， 脫落現(xiàn)象應(yīng)重新處理。

19、6.3.8 部分水化水泥試樣溶解熱測定應(yīng)在規(guī)定齡期±2h內(nèi)進(jìn)行，以試樣進(jìn)入酸液為準(zhǔn)。 7 水泥水化熱結(jié)果計(jì)算 水泥在某一水化齡期前放出的水化熱按式（）計(jì)算，精確到0.5J/g： qq1q20.4(20ta) (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/； 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/。 附錄A 水泥水化熱（溶解熱法）試驗(yàn)記錄表和算例 （參考件） 試驗(yàn)編號：81000 制樣日期：1989.3.15 試驗(yàn)日期：1989.3.15 水泥品種：粉煤灰水泥 混合材名