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）標(biāo)準(zhǔn)名稱水泥水化熱測(cè)定方法（溶解熱法）標(biāo)準(zhǔn)類型中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)GB/T12959-91標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布單位國(guó)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(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)周圍溫度一定的條件下，用未水化的水泥與水化一定齡期的

2、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(zhǎng)長(zhǎng)軸450mm短軸300mm7®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。3.1.2 內(nèi)筒：筒口為帶法蘭的不銹鋼圓筒，內(nèi)徑150mm7210mme內(nèi)襯有軟木層或泡沫塑料。筒

3、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5c的水，靜置30min時(shí)，其冷卻速度不得超過(guò)0.001C/minC。3.1.4 貝克曼差示溫度計(jì)（以下簡(jiǎn)稱貝氏溫度計(jì)）：精度為0.01C,最大差示溫度為56C,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(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。1.1.6 曲頸玻璃漏斗：由玻璃漏斗涂

4、蠟或用耐氫氟酸塑料制成，上口直徑約70mm7S100mm漏斗管外徑7.5mm長(zhǎng)95mm供裝試樣用。1.1.7 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(zhǎng)120mm外徑7.5mm3.2 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900C,并帶有恒溫控制裝置。3.4 試驗(yàn)篩：方孔邊長(zhǎng)0.15mm口0.60mm篩各一個(gè)。3.5 柏培竭或瓷培竭：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，容積約15mL3.9 其他：磨口稱

5、量瓶，最小分度0.1C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：將氧化鋅放入培竭內(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(guò)0.15mm篩，貯存于干燥器中備用。在標(biāo)定試驗(yàn)前還慶在900950c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（HNO3A2.00±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儲(chǔ)水稀釋至1L:硝本密度，g/cm

6、3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(yàn)室條件恒溫室：溫度應(yīng)能控制在20±1C。通風(fēng)櫥。6 試驗(yàn)步驟6.1 標(biāo)定熱量計(jì)的熱容量6.1.1 試驗(yàn)前保溫瓶?jī)?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?jī)?nèi)，蓋緊內(nèi)筒蓋，接著將內(nèi)筒放入保溫水

7、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±1C,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8mL加入書(shū)籍質(zhì)量的耐氫氟酸量杯內(nèi)，然后慢慢加入低于室溫67C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。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14.5C左右，再開(kāi)動(dòng)保溫水槽內(nèi)

8、的攪拌器，并將水溫調(diào)到20±0.1Co6.1.5 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67c的2.00mol/L硝酸溶液，先向保溫瓶?jī)?nèi)注入約150mL然后加入8mL48%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±0.1Co從水槽攪拌器開(kāi)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(kāi)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，

9、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)80,初測(cè)期結(jié)束。6.1.7 初測(cè)期結(jié)束后，立即將事先稱量好的7±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(cè)讀數(shù)80起分別測(cè)讀20,40,60,80,90,120min時(shí)貝氏溫度計(jì)的讀數(shù)。這一過(guò)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（1）計(jì)算，精確到0.5J/C：G01072.0+0.4(30ta)+0.5(TtaC;(1)R0式中：

10、C熱量計(jì)熱容量，J/C;1072.0氧化鋅在30c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，C；0.4溶解熱負(fù)溫比熱容，J/C-g;0.5氧化鋅比熱容，J/C-g;ta溶解期第一次測(cè)讀數(shù)8a加貝氏溫度計(jì)0c時(shí)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(jì)算：aR0=（8a-80）（8b-90）ba式中：80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)，C8a溶解期的第一次測(cè)讀的貝氏溫度計(jì)的讀數(shù)，C;8a溶解期結(jié)束時(shí)測(cè)讀的貝氏溫度計(jì)的讀數(shù)，C;a、b分別不測(cè)讀8a或8b時(shí)距離測(cè)初讀數(shù)80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)

11、應(yīng)8a、8b的測(cè)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(cè)讀時(shí)間對(duì)應(yīng)。不同水泥的具體溶解期測(cè)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/C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(guò)0.02mol/L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6.2.1 按6.1.16.1.6進(jìn)行準(zhǔn)備工作和初測(cè)期試驗(yàn)，并記錄初測(cè)溫度8'0。6.2.2 讀出初

12、測(cè)溫度8'0后，立即將預(yù)先稱妤的三份3±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1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)8'a和9'bo第二份試樣重復(fù)第一份的操作。第三份試樣置于900950c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(cè)讀溫度的時(shí)間I距初測(cè)期溫度8'0的相隔時(shí)間，min水泥品種I1I9'a|9'b硅酸鹽水泥II中熱硅酸鹽水泥I20|40普通硅酸鹽水泥|I礦渣硅酸鹽水泥I40|60低熱礦渣硅酸鹽水泥II火

13、山灰硅酸鹽水泥I60I90粉煤灰硅酸鹽水泥I80|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)算溶解熱。6.2.3未水化水泥的溶解熱按式(3)計(jì)算，精確到0.5J/g:R1Cq1=0.8(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/C;G1未水化水泥試中¥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，C；t&

14、#39;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)，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/C-g0R1值按式(4)計(jì)算：a'R1=(8'a8'0)(8'b-9'a)(4)b'-a'式中：8'0、8'a、9'b分別為初測(cè)期結(jié)束時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)、溶解期第一次和第二次測(cè)讀時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，C；a'、b'分別為溶解期第一次測(cè)讀時(shí)9'a與第二次測(cè)讀時(shí)9'b距初讀數(shù)9'0的時(shí)問(wèn)，min。6.2.4以兩次測(cè)定值的平均值作為試樣測(cè)定結(jié)果。如兩次測(cè)定值相差大

15、于10J/g時(shí)，須重做試驗(yàn)。6.3部分水化水泥溶解熱的測(cè)定6.3.1 在測(cè)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(cè)定兩個(gè)齡期水化熱時(shí)，用100g水泥加40mL蒸儲(chǔ)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±1C的水中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的齡期。6.3.2 按6.1.16.1.6進(jìn)行準(zhǔn)備工作和初測(cè)期試驗(yàn)，并記錄初測(cè)溫度80。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(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

16、瓶?jī)?nèi)供作溶解熱測(cè)定，另一份放在培竭內(nèi)置于900950c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(kāi)始搗碎至放入稱量瓶中的全部時(shí)間不得超過(guò)10min。6.3.4 讀出初測(cè)期結(jié)束時(shí)貝氏溫度計(jì)讀數(shù)80,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、毛刷上均不得殘留試樣，然后按表1規(guī)定不同水泥品種的測(cè)讀時(shí)間，準(zhǔn)時(shí)讀記貝氏溫度計(jì)讀數(shù)8a和8bo6.3.5 經(jīng)水化某一齡期后水泥石的溶解熱按式(5)計(jì)算，精確到0.5J/g:R2Cq2=1.7(T-ta)+1.3(tat'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(jì)的

17、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水化水泥試樣裝入熱量計(jì)時(shí)的室溫，C；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，C；t'a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，C；R2經(jīng)校正的溫度上升值，C;1.7水化水泥的比熱容，J/C-g。1.3溫度校正比熱容,J/C-g0R2值按式(6)計(jì)算：a'R2=(8a80)(8b8a)(6)b-a式中：80、8a、8b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測(cè)讀時(shí)的貝氏溫度計(jì)讀數(shù)，C；a、b一一分別為溶解期第一次讀數(shù)8a和第二次讀數(shù)8b時(shí)距初測(cè)

18、讀數(shù)80的時(shí)問(wèn)，min。6.3.6 以兩次測(cè)定值的平均值作為試樣測(cè)定結(jié)果。如兩次測(cè)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?jī)?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。6.3.8 部分水化水泥試樣溶解熱測(cè)定應(yīng)在規(guī)定齡期土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(7)計(jì)算，精確到0.5J/g:q=q1q2+0.4(20t'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(shí)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(jì)讀數(shù)換算成普通溫度計(jì)的溫度，C；0.4溶解熱的負(fù)溫比熱容，J/C。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(hào)：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稱及摻量：粉煤灰30%水化齡期：水化3天