水泥水化热测定方法

1 适用范围：

本标准规定了用溶解热法测定水泥水化热试验的方法原理、仪器设备、试验室条件、材料、试验操作、结果的计算及处理等。

本标准适用于中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。其他品种水泥采用熔解热方法时应确定该品种水泥测读温度的时间。 

在本标准中熔解热法列为基准法，直接法列为代用法，水泥水化热测定结果有争议时以基准法为准。

2 规范性引用文件  

   下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修改版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T1346一2001   水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法（eqvISO9597：1989）

GB/T6682   分析实验用水规格和实验方法（GB/T6682一1992，ISO3696:1987）

GB/T17671  水泥胶砂强度检验方法（ISO法）（GB/T17671----1999，idt ISO679：1989）

JC/T681   行星式水泥胶砂搅拌机
3  溶解热法（基淮法）

3.1  方法原理

本方法是依据热化学的盖斯定律，即化学反应的热效应只与体系的初态和终态有关而与反应的途径无关提出的。它是在热量计周围温度一定的条件下，用未水化的水泥与水化一定龄期的水泥分别在一定浓度的标准酸中溶解，测得溶解热之差，即为该水泥在规定龄期内所放出的水化热。 

3.2  材料、试剂及配制

3.2.1    水泥试样应用通过0.9mm的方孔筛，并充分混合均匀。

3.2.2  氧化锌（ZnO）

用于标定热量计热容量，使用前应预先进行如下处理：将氧化锌放入坩埚内，在900-950℃高温下灼烧1h，取出，置于干燥器中冷却后，用玛瑙研钵研磨至全部通过0.15mm筛，贮存于干燥器中备用。在标定试验前还庆在900-950℃下灼烧5min，并在干燥器中冷却至室温。

3.2.3  氢氟酸（HF）浓度为40%（质量分数）或密度（1.15—1.18）g/cm3

3.2.4  硝酸(HNO3)

一次应配制大量浓度为2.00±0.02mol/L,配制时量取浓度为65%--68%（质量分数）或密度为1.39 g/cm3—1.41 g/cm3（20℃）的浓硝酸138 mL，取量用蒸馏水稀释至1L： 

硝酸溶液的标定：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，用蒸馏水稀释至标线，摇匀。接着用已知浓度（约0.2mol/L）的氢氧化钠标准溶液标定容量瓶中硝酸溶液的浓度，该浓度乘以10即为上述已配制好的硝酸溶液的浓度。 

GB/T12959-----2008

3.2.5   标准所中用试剂应用分析纯。用于标定的试剂应为基准试剂。所用水应符合GB/T6682中规定的三级水要求。

3.3  仪器设备     

溶解热测定仪     恒温水槽    内筒     广口保温瓶    贝克曼差示温度计 量热温度计      搅拌装置     曲颈玻璃加料漏斗      直颈加酸漏斗 天平     高温炉     试验筛   铂金坩埚或瓷坩埚   研钵   低温箱  水泥水花试样瓶   

3.4  试验室条件

试验室温度在（20±1）℃，相对湿度不低于50%。恒温槽水温应保持在（20±0.1）℃    恒温水槽为纯净的饮用水

3.5  试验步骤

3.5.1   热量计热容量的标定

 3.5.1.1   贝氏温度计或量热温度计、保温瓶及塑料内衬、搅拌棒等应编号配套使用。使用贝氏温度计试验前应用量热温度计检查贝氏温度计零点。如果使用量热温度计，不需调整零点，可直接测定。

3.5.1.2   在标定热量计热容量的前24小时应将保温瓶放入内筒中，酸液搅拌棒放入保温瓶内，盖紧内筒盖，在将内筒放入恒温水槽内。调整酸液搅拌棒悬臂梁使夹头对准内筒中心孔，并将酸液搅拌棒夹紧。在恒温水槽内加水使水面高出试验内筒盖，打开循环水泵等，使恒温水槽内的水温并保持在（20±0.1）℃，然后关闭循环水泵备用。

3.5.1.3   试验前打开循环水泵，观察恒温水槽温度使其保持在（20±0.1）℃，从安放贝氏温度计孔插入直颈加酸漏斗，用500mL耐酸的塑料杯称取（13.5±0.5）℃的（2.00±0.02）mol/L硝酸溶液约41.0g，量取8 mL 40%氢氟酸加入耐酸塑料量杯内，在加入少量剩余的硝酸溶液，使两种混合溶液总质量达到（425±0.1）g，用直颈加酸漏斗加入到保温瓶内，然后取出加酸漏斗，插入贝氏温度计或量热温度计，中途不应拔出避免温度散失。

3.5.1.4   开启保温瓶中的酸液搅拌棒，连续搅拌20min后，在贝氏温度计或量热温度计上读出酸液温度，此后每隔5min读一次酸液温度，直至连续15min，每5min上升的温度差值相等时为止。记录最后一次酸液温度，此温度值即为初测读数，初测期结束。

3.5.1.5  初测期结束后立即将事先称量好的（7±0.001）g氧化锌通过加料漏斗徐徐地加入保温瓶酸液中，加料过程须在2min内完成，漏斗和毛刷上均不得残留试样，加料完毕盖上胶塞，避免试验中温度散失。

3.5.1.6  从读出初测读数起分别测读20,40,60,80,90,120min时贝氏温度计的读数。这一过程为溶解期。中斯特朗水泥水化热试验仪

3.5.1.7  热量计在各时间区间内的热容量按式（１）计算，精确到0.5J/℃

G0〔1072.0＋0.4(30－ta)＋0.5(T－ta)

C＝────────────────────── ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (1)

R0

式中： C——热量计热容量，J/℃;

1072.0——氧化锌在30℃时的溶解热，J/g;

G0——氧化锌重量，g； 

T——氧化锌加入热量计时的室温，℃；

0.4——溶解热负温比热容，J/℃·g;

0.5——氧化锌比热容，J/℃·g;

ta——溶解期第一次测读数θ[a]加贝氏温度计0℃时相应的摄氏温度，℃;

R0——经校正的温度上升值，℃。 

R0值按式（２）计算： 

a

R0＝（θa-θ0）－───（θb－θ0） ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (2)

b－a

式中： θ0——初测期结束时（即开始加氧化锌时）的贝氏温度计读数，℃;

θa——溶解期的第一次测读的贝氏温度计的读数，℃;

θa——溶解期结束时测读的贝氏温度计的读数，℃;

a、b——分别不测读θa或θb时距离测初读数θ0时所经进的时间，min。

3.5.1.8 热量计热容量应标定两次，以两次标定值的平均值作为标定结果。如两次标定值相差大于5J/℃时，须重新标定。

3.5.1.9在下列情况下，热容量需重新标定： 

a.重新调整贝氏温度计时； 

b.当温度计、保温瓶、搅拌器重新更换或涂覆耐酸涂料时； 

c.当新配制的酸液与标定量热计热容量的酸液浓度变化超过0.02mol/L时； 

d.对试验结果有疑问时。 

3.5.2  未水化水泥溶解热的测定

3.5.2.1  按3.5.1-3.5.1.7进行准备工作和初测期试验，并记录初测温度θ'0。

3.5.2.2  读出初测温度θ'0后，立即将预先称好的四份3±0.001g未水化水泥试样中的一份在2min内通过加料漏斗徐徐加入热量计内，漏斗、称量瓶及毛刷上均不得残留试样，加料完毕盖上胶塞。余下的二分试样置于（900—950）℃下灼烧90 min，灼烧后立即将盛有试样的坩埚置于干燥器内冷却至室温，并快速称量。

3.5.2.3  余下两份试样置于（900—950）℃下灼烧90 min，灼烧后立即将盛有试样的坩埚置于干燥器内冷却至室温，并快速称量。灼烧质量G1以两份试样灼烧后的质量平均值确定，如两份试样的灼烧质量相差大于0.003 g，应重新补做。

3.5.2.4  未水化水泥的溶解热按式（３）计算，精确到0.5J/g：

      R1C

q[1]＝──－0.8(T'-T'a) ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (3)

G1

式中：q1——未水化水泥的溶解热，J/g;

C——热量计的热容量，J/℃； 

G1——未水化水泥试样灼烧后的质量，g； 

T'——未水化水泥试样装入热量计时的室温，℃；

t'a——溶解期第一次贝氏温度计读数换算成普通温度计的度数，℃；

R1——经校正的温度上升值，℃;

0.8——未水化水泥的比热容,J/℃·g。

R1值按式（４）计算： 

a'

R1＝（θ'a－θ'0）－───（θ'b－θ'a）⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (4)

b'-a'

式中：θ'0、θ'a、θ'b——分别为初测期结束时的贝氏温度计读数、溶解期第

一次和第二次测读时的贝氏温度计读数，℃；

a'、b'——分别为溶解期第一次测读时θ'a与第二次测读时θ'b距初读数θ'0

的时间，min。

3.5.2.5  以两次测定值的平均值作为试样测定结果。如两次测定值相差大于10J/g时，应进行第三次试验，其结果与前试验中一次结果小于10.0J/g，取其

平均值作为测定结果，否则应重做试验。

3.5.3   部分水化水泥熔解热的测定

3.5.3.1  在测定未水化水泥试样溶解热的同时，制备部分水化水泥试样。测定

两个龄期水

化热时，用100g水泥加40mL蒸馏水，充分搅拌3min后分成三等份，分别装入三个

容积约15mL试样瓶中，置于20±1℃的水中养护至规定的龄期。

3.5.3.2  按3.5.1.1—3.5.1.4进行准备工作和初测期试验，并记录初测温度θ″

3.5.3.3  从养护水中取出达到试验龄期的试样瓶，取出试样，迅速用研钵将

水泥试样捣碎，并全部通过0.60mm方孔筛，然后混合均匀，放入磨口称量瓶中，

并称出4.20±0.05g（精确至0.001g）试样四份，然后存放在湿度大于50%的密

闭容器中，称好的样品应在20min捏进行试验。两份放在称量瓶内供作溶解热测

定，另两份进行灼烧量。从开始捣碎至放入称量瓶中的全部时间不得超过10min。

3.5.3.4  读出初测期结束时贝氏温度计读数θ″0，并立即将称量好的一份试样

在2min内由加料漏斗徐徐加入热量计内，漏斗、称量瓶、毛刷上均不得残留试样，

加料完毕盖上胶塞。第二份试样重复第一份的操作

3.5.3.5  余下两份试样进行灼烧，灼烧质量G2按3.5.2.3进行。

3.5.3.6  经水化某一龄期后水泥石的溶解热按式（５）计算，精确到0.1J/g： 

R2C

q2＝──－1.7(T″-t″a)＋1.3(t″a－t′a) ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (5)

G2

q2——经水化某一龄期后水泥石的溶解热，J/g

C——热量计的热容量，J/℃

G2——某一龄期水化水泥试样换算成灼烧后的质量，g；

T″——水化水泥试样装入热量计时的室温，℃；

t″a——水化水泥试样溶解期的第一次贝氏温度计读数，换算成普通温度计的温

度，℃； 

t′a——未水化水泥试样溶解期的第一次贝氏温度计读数换算成普通温度计的温度，℃；

C——热量计的热容量，J/℃

t′a——未水化水泥试样溶解期的第一次贝氏温度计读数换算成普通温度计的温度，℃；

R2——经校正的温度上升值，℃;

1.7——水化水泥的比热容,J/℃·g。 

1.3——温度校正比热容,J/℃·g。

R2值按式（６）计算：       a'

R[2]＝（θ″a－θ″0）－─────（θ″b－θ″a）⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (6)

b″－a″ 

式中：θ″0、θ″a、θ″b——分别为初测期结束时的贝氏温度计读数及溶解

期第一次和第二次测读时的贝氏温度计读数，℃； 

a″、b″——分别为溶解期第一次读数θ″a和第二次读数θ″b时距初测读数θ″的时间，min。

3.5.3.7  每次试验结束后，将保温瓶取出，倒出瓶内废液，用清水将保温瓶、

搅拌器及贝氏温度计冲洗干净，并用干净纱布抹去水分，供下次试验用。涂蜡部

分如有损伤，如松裂，脱落现象应重新处理。