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直接法水泥水化热测试方法

2024-12-11 12:29:36 来源：上海荣计达仪器科技有限公司

直接法水泥水化热测试方法
一、产品简介：
水泥水化热是水泥与水发生化学反应过程中释放出的热量，这一特性对混凝土工程的质量和性能有着至关重要的影响。在大体积混凝土结构中，如大坝、大型基础等，水化热的积聚可能导致混凝土内部温度急剧上升，进而产生温度应力，当温度应力超过混凝土的抗拉强度时，就会引发裂缝，严重损害混凝土结构的耐久性、整体性与安全性。
准确测定水泥水化热，有助于优化混凝土配合比设计，通过合理选用水泥品种与掺合料，有效控制水化热的产生与释放速率，从而减少温度裂缝的形成风险，提高混凝土结构的质量和使用寿命。
二、测试方法选择
水泥水化热测试主要有直接法和间接法。直接法如溶解热法，通过测量水泥水化过程中产生的热量使体系温度升高，再根据热量与温度变化的关系计算水化热。间接法如绝热法，是在绝热条件下测量水泥水化过程中的温度上升情况来推算水化热。本方案推荐采用溶解热法，其具有较高的准确性和可靠性，测试结果较为稳定。
三、测试仪器及设备
1. 热量计：选用高精度的热量计，具备良好的保温性能和温度测量精度，能够精确测量微小的温度变化。例如，可采用具备自动温度补偿功能的热量计，测量精度可达到±0.001℃。
2. 恒温水浴：用于控制实验环境温度，温度波动范围应控制在±0.1℃以内，确保实验过程中热量计外部环境温度稳定。
3. 天平：精确称量水泥、水及其他试剂的质量，精度需达到 0.0001g，以保证原材料用量的准确性。
四、测试步骤
1. 准备工作
校准热量计，确保其测量准确性。
将水泥样品在 105℃±5℃下烘干至恒重，然后置于干燥器中冷却至室温。
准备好实验用水，一般采用去离子水，水温应与恒温水浴温度一致。
2. 样品制备
按照预定的水灰比准确称取水泥和水。例如，常见的水灰比可设定为 0.4 等，将称好的水泥放入热量计的反应容器中。
3. 测试过程
将预先恒温的水注入热量计反应容器中，迅速启动热量计开始记录温度变化。
在水化反应初期，每隔 1 分钟记录一次温度数据；随着反应进行，可适当延长记录时间间隔，如每 5 分钟记录一次。
持续测试直至水化热释放基本稳定，一般测试时间可根据水泥品种和实验要求确定，通常为 7 天或 28 天等。
五、数据处理与分析
1. 根据热量计记录的温度数据，利用相关公式计算水泥水化热。例如，通过测量反应前后体系的温度变化、热量计的热容量以及样品质量等参数，按照溶解热法的计算公式得出水化热数值。
2. 绘制水化热释放曲线，以时间为横坐标，水化热为纵坐标，直观展示水泥水化热随时间的变化规律。通过分析曲线的峰值、斜率等特征，评估水泥的水化特性，如水化速率、水化放热总量等。
水泥水化热试验结果表

水泥掺量（%）	水泥水化热值(kJ/kg)	绝热温升（℃）
100	3d:250 7d:271 28d:334	3d:40.7

此表展示了水泥在不同龄期的水化热值及对应的绝热温升，可看出随着龄期增长，水化热值与绝热温升逐渐增大。
各品种水泥测读温度的时间规定表

水泥品种	距初测期温度的相隔时间(min)
	a	b
硅酸盐水泥	20	40
中热硅酸盐水泥	40	60
低热硅酸盐水泥	40	60
普通硅酸盐水泥	40	60
矿渣硅酸盐水泥	40	60
低热矿渣硅酸盐水泥	60	90
火山灰硅酸盐水泥	60	90
粉煤灰硅酸盐水泥	80	120