水泥水化熱試驗(yàn)方法

1、水泥水化熱試驗(yàn)方法(直接法)(原JCl39-1967作廢本標(biāo)準(zhǔn)適用于測(cè)定水泥水化熱。 本標(biāo)準(zhǔn)是在熱量計(jì)周圍溫度不變條件下，直接測(cè)定熱量計(jì)內(nèi)水泥膠砂溫度的變化 ，計(jì)算熱量計(jì)內(nèi)積蓄和散失熱量的總和，從而求得水泥水化7天內(nèi)的水化熱（單位是卡 克）。 注：水泥水化7天今期的水化熱可按附錄方法推算，但試驗(yàn)結(jié)果有爭(zhēng)議時(shí)，以實(shí)測(cè)法 為準(zhǔn)。 一、儀器設(shè)備 1熱量計(jì) （1）保溫瓶：可用備有軟木塞的五磅廣口保溫瓶，內(nèi)深約22厘米，內(nèi)徑為85 厘米。 （2）截錐形圓筒：用厚約05毫米的銅皮或白鐵皮制成，高17厘米，上口徑75 厘米，底徑為65厘米。 （3）長(zhǎng)尾溫度計(jì)：050，刻度精確至01。 2恒溫水槽 水槽容積可

2、根據(jù)安放熱量計(jì)的數(shù)量及溫度易于控制的原則而定，水槽內(nèi)水的溫度應(yīng)準(zhǔn) 確控制在20±01，水槽應(yīng)裝有下列附件： （1）攪拌器。 （2）溫度控制裝置：可采用低壓電熱絲及電子繼電器等自動(dòng)控制。 （3）溫度計(jì)：精確度為±01。 （4）固定熱量計(jì)用的支架與夾具。 二、準(zhǔn)備工作 3溫度計(jì)：須在15、20、25，30、35及40范圍內(nèi)，用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)進(jìn)行校核。 4·軟木塞盆：為防止熱量計(jì)的軟木塞蓋滲水或吸水，其上、下走向及周圍應(yīng)用 蠟涂封。較大孔洞可先用膠泥堵封，然后再涂蠟。封蠟前先將軟木塞中心鉆一插溫度計(jì)用 的小孔并稱重，底面封蠟后再稱其重以求得蠟重，然后在小孔中插入溫度計(jì)。溫度

3、計(jì)插入 的深度應(yīng)為熱量計(jì)中心稍低一些。離軟木塞底面約12厘米，最后再用蠟封軟木塞上表面以 及其與溫度計(jì)間的空隙。 5套管：溫度計(jì)在插入水泥膠砂中時(shí)，必須先插入一端封口的薄玻璃營(yíng)管或銅 套管，其內(nèi)徑較溫度計(jì)大約2毫米，長(zhǎng)約12厘米，以免溫度計(jì)與水泥膠砂直接接觸。 6保溫瓶、軟木塞、截錐形圓筒、溫度計(jì)等均需編號(hào)并稱量，每個(gè)熱量計(jì)的部 件不宜互換，否則需重新計(jì)算熱量計(jì)的平均熱容量。 三、熱量計(jì)熱容量的計(jì)算 7熱量計(jì)的平均熱容量C，按下式計(jì)算： g g1 C0.2× 0.45× 0.2×g20.095×g30.79×g40.4×g5 2 2

4、0.46×V 式中：C不裝水泥膠砂時(shí)熱量計(jì)的熱容量，卡； g保溫瓶重，克； g1軟木塞重，克； g2玻璃管重，克（如用銅管時(shí)系數(shù)改為0095）； g3銅截錐形圓筒重，克（如用白鐵皮制時(shí)系數(shù)改為011）； g4軟木塞底面的蠟重，克； g5塑料薄膜重，克； V溫度計(jì)伸人熱量計(jì)的體積，厘米3（046是玻璃的容積比熱，卡厘米3 ·）。 式中各系數(shù)分別為所用材料的比熱（卡克·）。 四、熱量計(jì)散熱常數(shù)的測(cè)定 8試驗(yàn)前熱量計(jì)各部件和試驗(yàn)用品應(yīng)預(yù)先在20±2下恒溫24小時(shí)，首先在截錐 形圓筒上面，蓋一塊16x16厘米，中心帶有圓孔的塑料薄膜，邊緣向下折，用橡皮筋箍緊 ，

5、移人熱量計(jì)中，用漏斗向圓筒內(nèi)注入550毫升溫度約45的溫水，然后用備好的插有溫 度計(jì)（帶有玻璃或銅套管）的軟木塞蓋緊。在保溫瓶與軟木塞之間用蠟或膠泥密封以防止 滲水，然后將熱量計(jì)垂直固定于恒溫水槽內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。 9恒溫水槽內(nèi)的水溫應(yīng)始終保持20±0l，試驗(yàn)開始經(jīng)6小時(shí)測(cè)定第一次溫度 T1（一般為35左右），經(jīng)44小時(shí)后測(cè)定第二次溫度T2（一般為21左右）。 10熱量計(jì)散熱常數(shù)的計(jì)算 熱量計(jì)散熱常數(shù)K按下式計(jì)算注： lgT1lgT2 K（CW） 0.434t 式中：K散熱常數(shù)，卡小時(shí)。； W水量（或熱當(dāng)量，卡），克； C熱量計(jì)的平均熱容量，卡； T1試驗(yàn)開始6小時(shí)后熱量計(jì)與恒溫水槽的溫度

6、差，； T2試驗(yàn)經(jīng)過44小時(shí)后熱量計(jì)與恒溫水槽的溫度差，； t自T1至T2時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間，小時(shí)。 注：此公式是根據(jù)測(cè)定過程中，熱量計(jì)散失的熱量Q與該測(cè)定過程中的平均溫度差T 和時(shí)間間隔t成正比推算，其比例常散為散熱常數(shù)K。 QK·T·t Q K T·t 式中：Q（CW）（T1T2） T1T2 T T1 ln T2 熱量計(jì)散熱常數(shù)應(yīng)測(cè)定兩次，取其平均值。兩次相差應(yīng)小于1卡小時(shí)·。熱量計(jì) 散熱常數(shù)K應(yīng)小于40卡小時(shí)·，熱量計(jì)每年必須重行測(cè)定散熱常。 五、水泥膠砂水化熱的測(cè)定 11為了保證熱量計(jì)溫度均勻，采用膠砂進(jìn)行試驗(yàn)。砂子采用GB17877水泥強(qiáng)

7、度 試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)砂中規(guī)定的平譚標(biāo)準(zhǔn)砂，水泥與砂子配比根據(jù)水泥品種與標(biāo)號(hào)選定，配比的 選擇宜參照表1；膠砂在試驗(yàn)過程中，溫度最高值應(yīng)在3038范圍內(nèi)（即比恒溫水槽的 溫度高1018）。試驗(yàn)中膠砂溫度的最大上升值小于10或大于18，則須改變配比， 重新進(jìn)行試驗(yàn)。 表1 水泥與砂子配比 水 泥 品 種 325號(hào) 425號(hào) 525號(hào)以上 硅酸鹽大壩水泥、普通硅酸鹽大壩水泥、硅 酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥 1：2.0 1：2.5 1：3.0 礦渣大壩水泥、粉煤灰大壩水泥、礦渣硅酸 鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸 1：1.0 1：1.5 1：2.0 鹽水泥 12膠砂的加水量：以水泥凈漿的

8、標(biāo)準(zhǔn)稠度（）加系數(shù)B（）作為水泥用水量 （）。B值根據(jù)膠砂配比而不同，見表2。膠砂的加水量為膠砂配比中水泥的重量乘以 水泥用水量（）。 表2 膠砂配比 1：1.0 1：1.5 1：2.0 1：2.5 1：3.0 1：3.5 B 0 0.5 1.0 3.0 5.0 6.0 13試驗(yàn)前，水泥、砂子、水待等材料和熱量計(jì)各部件均應(yīng)預(yù)先在20±2下恒溫。試 驗(yàn)時(shí)，水泥與砂子干混合物總重量為800克，按選擇的膠砂配比，計(jì)算水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂用量 分別稱量后，倒入拌合鍋內(nèi)干拌1分鐘，移入已用濕布擦過的拌合鍋內(nèi)，按表2規(guī)定的膠砂 加水量加水。濕拌3分鐘后，迅速將膠砂裝入內(nèi)壁已襯有牛皮紙襯的截錐形圓筒內(nèi)，粘

9、在 鍋和勺上的膠砂，用小塊棉花擦凈，一起放入截錐形圓筒中，并在膠砂中心鉆一個(gè)深約12 厘米的孔，放入玻璃管或銅管以備插入溫度計(jì)。然后蓋上中心帶有圓孔的塑料薄膜，用橡 皮筋捆緊，將其置于熱量計(jì)中，用插有溫度計(jì)的軟木塞蓋緊。從加水時(shí)間起至軟木塞蓋緊 應(yīng)在5分鐘內(nèi)完成，至7分鐘時(shí)（自加水時(shí)間算起），記錄初始溫度t及時(shí)間。然后在軟木 塞與熱量計(jì)接縫之間封蠟或膠泥，封好后即將熱量計(jì)放于恒溫水槽中加以固定。水槽內(nèi)高 出水面應(yīng)高出軟木塞頂面2厘米。 注：牛皮紙襯的熱容量可忽略不計(jì)。 14熱量計(jì)放入恒溫水槽后，在溫度上升過程中，應(yīng)每小時(shí)記錄一次；在溫度下降過 程中，改為每2小時(shí)記錄一次，溫度繼續(xù)下降或變化不大

10、時(shí)改為4小時(shí)或8小時(shí)記錄一次。 試驗(yàn)進(jìn)行到七晝夜為止。 六、試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算 15根據(jù)所記錄各時(shí)間與水泥膠砂的對(duì)應(yīng)溫度，以時(shí)間為橫坐標(biāo)（1厘米5小時(shí)），溫度為 縱坐標(biāo)（1厘米1）在坐標(biāo)紙上作圖。并畫出20水槽溫度恒溫線。 恒溫線與膠砂溫度曲線間總面積（恒溫線上的面積為正面積，恒溫線以下的面積為負(fù) 面積）F0x（小時(shí)·）可按下列計(jì)算方法求得。 （1）用求積儀求得。 （2）把恒溫線與膠砂溫度曲線間的面積按幾何形狀劃分較小的三角形、拋物線、梯 形面積F1、F2、F3（小時(shí)·）等，分別計(jì)算，然后將其相加，因?yàn)?平方厘米等于 5小時(shí)·，所以總面積乘5即得F0x（小時(shí)·

11、;）。 （3）近似矩形法： 參照?qǐng)D，以每5小時(shí)（1厘米）作為一個(gè)計(jì)算單位，并作為矩形的寬度。矩形的長(zhǎng)度 （溫度值）是通過面積補(bǔ)償確定。如圖所示，在補(bǔ)償?shù)拿娣e中間選一點(diǎn)，這一點(diǎn)如能使 一個(gè)計(jì)算單位的畫實(shí)線面積與空白面積相等，那么這一點(diǎn)的高度便可作為矩形的長(zhǎng)度， 然后與寬度相乘即得矩形面積。 將每一個(gè)矩形面積相加，再乘以5即得F0x（小時(shí)·）的數(shù)值 （4）用電子儀器自動(dòng)記錄和計(jì)算。 （5）其他方法 16根據(jù)水泥與砂子重量、水量及熱量計(jì)平均熱容量C，按下式計(jì)算裝水泥膠砂后熱量計(jì) 的熱容量Cp（卡）。 Cp（0.2×水泥重）（0.2×砂重）1.0×水重C 17在

12、定齡期X時(shí)，水泥水化放出的總熱量為熱量計(jì)中積蓄熱量和散失熱量的總和 Qx（卡），按下式求得： QxCp（txt0）K·F0x 式中：Cp裝水泥膠砂后熱量計(jì)的熱容量，卡； tx水泥膠砂在齡期為x小時(shí)的溫度，； t0水泥膠砂的初始溫度，； K熱量計(jì)的散熱常數(shù)，卡小時(shí)·； F0x2在0x小時(shí)間恒溫水槽溫度直線與膠砂溫度曲線間的面積，小時(shí)·。 18在一定齡期時(shí)水泥水化熱q，（卡克），按下式計(jì)算： Qx qx G 式中：Qx齡期為x時(shí)，水泥放出的總熱量，卡； G試驗(yàn)用水泥重量，克。 19水泥水化熱試驗(yàn)結(jié)果必須采取兩次試驗(yàn)的平均值并取整數(shù)，兩次結(jié)果相差應(yīng)小于 3卡克。 附錄

13、7天水化熱的推算法 1根據(jù)熱量計(jì)內(nèi)水泥膠砂溫升曲線3天末的高度h及按水泥品種選用的經(jīng)驗(yàn)常數(shù) A，代入下式 F37（推算）A·h 求得F37（推算）： 式中：F38（推算）為推算的37天齡期恒溫水槽等溫線與膠砂溫度曲線間的面 積，小時(shí)·； h水泥膠砂溫升曲線3天末的高度，； A常數(shù)，是根據(jù)大量的不同品種水泥水化熱試驗(yàn)結(jié)果，分別統(tǒng) 計(jì)整理的，其數(shù)值見下表。 2將F37（推算）及按水泥品種選用的7天末溫度經(jīng)驗(yàn)值Ty代入下式求得 37天齡期推算的水泥水化熱q37（推算）。 Cp（TyT3）K·F37（推算） q G 式中：Ty是根據(jù)大量水泥水化熱試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果，按水泥品種分別統(tǒng)計(jì)整理的水泥膠砂 7天末溫度的數(shù)