水泥水化热的测定方法.pdf

第39卷第4期
建筑技术开发
Vol 39,No 4
2012年4月
Building Technique Development
Apr.2012
水泥水化热的测定方法
杨世平
(无锡市振达混凝土有限公司,江苏无锡214185)
摘要」比较了水泥水化热的两种测定方法(溶解热法与直接法),分析了水泥水化热测定的影响因素,探讨了提高测
定精度的措施,最后提出有待进一步研究的问题。
[关键词]水泥水化热;测定方法;影响閃素;精度提高措施
[中图分类号]TQ172.1'6
[文献标志码]A
[文章编号]1001-523X(2012)04-0032-06
水化热是水泥的基本性质之一,由各熟料矿物盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水
水化产生的。硅酸盐水泥在水化过程中伴随着放热泥、中热水泥及低热矿渣水泥等水泥水化热的测定,
现象,水泥的水化热及水化放热速率在一定程度上可以测定水泥任何水化龄期的水化热"0-。直接
可以更细微地描述水泥的水化过程。在实际工程测定法是一种操作简单、不需其它化学试剂和无污
中,准酸盐水泥的绝对放热量或水化放热速率对于染的标准试验方法;其原理是:在热量计周围温度不
大体积混凝士工程有很大的影响。由于混凝土的导变的条件下,直接测定热量计内水泥胶砂温度的变
热能力很低,水泥水化放出的热量聚集在混凝土内化,计算热量计内积蓄和散失热量的总和,从而求得
部长期散发不出来,使混凝土温度升高,其内部有时水泥水化热03。两种水化热测定方法在以下4
可高达50℃~60℃,内、外部之间形成了温差与温个方面存在区别:
度应力,导致了混凝土裂缝的产生,形成了结构损
1)测定用仪器设备
伤,对结构承受荷载极其不利。因此,对于大型基
两种水化热测定方法中所用的仪器设备均为热
础、堤坝等大体积工程,水化热是一个相当重要的使量计,热量计中主要仪器设备包括保温瓶、温度计,
用性能。但是对于冬季施工而言,水化热有利于水但这2种仪器设备在精度上有较大的区别,详见
泥的正常凝结,使其不因环境温度过低而使水化变表1
慢,又成为一个有利的因素。
表1溶解热法与直接法所用仪器设备比较
1水化热测定方法
水泥水化热的测定主要有溶解热法与直接测定
试验方法仪器名称冷却速度
测量范間精度
法?。溶解热法测定水泥水化热为世界上美、英、審解熬法保温瓶规范无具体要求
日等许多发达国家所采用,它与直接法相比具有明
温度计
0~50℃
0.1℃
显的优越性,尤其适用于测定水泥长龄期的水化
保温瓶
0.001℃/min
直接法
热?;而我国目前大多数厂家及试验单位一直沿用
温度计
14-200.01C
直接测定法测定水泥水化热。溶解热法是依据热化
学中的盖斯定律,即化学反应的热效应只与体系的
2)样品制备
初态和终态有关,而与反应的途径无关而提出的。
溶解热法:试验时准备未水化水泥和部分水化
它是在热量计周围温度一定的条件下,将未水化的
水泥各3份。在测定未水化水泥试样溶解热的同
水泥与已水化至一定岭期的水泥分別放在一定浓度时,制备各龄期的部分水化水泥试样,水灰比为
的标准酸中溶解,然后测定溶解热之差,即为该水泥
4,成型后放入养护箱内养护,至规定岭期后取出,
在规定龄期内所放出的水化热。该方法适用于硅酸語碎进行试验。整个试验过程须控制好所配制的化
学溶液的温度,应低于室温6~7℃,并控制好未水
收稿自期:2012-01-15
化水泥的加料过程在2min内完成;部分水化水泥
作者简介:杨世平(1971-),男,重庆合川人,毕业于湖南建专,大专学从开始捣碎至放人称量瓶中的全部时间,不得超过
历,中级职称,试验室主任。
10min。直接法:为了保证热量计中温度均匀,规范
第39卷
杨世平:水泥水化热的测定方法
第4期
要求采用胶砂进行试验。胶砂配比则根据水泥品种方便。
和强度等级确定。试验前胶砂可参考标准中的配比
4)计算方法
进行配制。胶砂在试验过程中温度最高值应控制在
溶解热法:直接将测值代入公式,求得未水化水
30~38℃范围内,若大于此值,则需改变配比重新进泥和水化水泥的溶解热,未水化水泥和水化水泥的
行试验,直至胶砂温度最高值控制在规定的范围内,溶解热之差即为该水泥的水化热,计算比较简便。
工作量较大。
直接法:根据记录各时间与水泥胶砂对应的温
3)测温过程
度,以时间为横坐标、温度为纵坐标作图,并画出
两种方法测试过程中均需进行读数并记录温度20℃水槽恒温线,该恒温线与胶砂温度曲线间的总
值,在读数频率和时间上有着较大的区别。溶解热面积即为该水泥的水化热,见图1。最初总面积的
法:温度记录分初测期和溶解期2个阶段。初测期计算是用近似矩形法求得,即在水泥水化热曲线图
主要是记录热量计中酸液的温度,即在保温瓶中的横坐标上以每5h作为1个计算单位并作为矩形的
酸液搅拌器揽拌20min后开始记录酸液温度,每宽度,而矩形的长度(温度值)是通过面积补偿确
5min测读1次,直至连续3个5min内温差值相等定;后来利用 Autocad软件进行计算,计算前需把时
为止;大量试验表明,一般在测读5~6个温度值后,间和温度的对应值近100组数据输入计算机,最后
温差已基本相等,历程大约0.5h。最后1次酸液温求总面积。该计算方法的计算过程和输入过程均比
度记录值即为初读数o。溶解期温度需记录(")较复杂和烦琐。目前水泥水化热计算过程中所用公
和(")2个温度值,其间隔时间(距初测期温度式主要有热量计热容量、热量计散热常数和水泥水
0)和水泥品种有关,各品种水泥测读温度的间隔时化热的计算公式,这些计算公式还有待进一步的
间见表2。直接法:自加水起7min记录初始温度改进。
t,热量计放人恒温水槽后温度上升过程中,每1h
记录温度1次;温度下降过程中,每2h记录温度1
胶砂温度曲线
次;当温度变化不大时,可适当降低读数频率。试验
从读初温时起历时168h(即7昼夜),该段时间内
28
均需安排试验人员值班并记录温度,试验周期较长。
26
注:横座标为20℃水槽恒温线
表2不同品种水泥测读温度的间隔时间
距初测期温度的间隔时间/min
20。。40、、60、80、。100.120..140160180
1030
5070
130150
水泥品种
t"(z)
t(")
时间h
硅酸盐水泥
图1某水泥水化热曲线图(直接法
中热硅酸盐水泥
40
普通硅酸盐水泥
热量计热容量计算公式
C=C1(g1/2)+C2(g2/2)+C383+
矿渣硅酸盐水泥
低热矿渣硅酸盐水泥
7)
式中:C一不装水泥时热量计的热容量,K/℃
火山灰硅酸盐水泥
玻璃比热,K/(g?℃)
粉煤灰硅酸盐水泥
120
瓶塞比热,K/(g?℃)
注:表中为未水化水泥的溶解期第1次和第2次的湿度
值,"、”"为规定龄期水化水泥的溶解期第1次和第2次的温度值。
玻璃比热,K/(g?℃);