水泥水化熱測定方法

1 適用范圍：

本標準規定了用溶解熱法測定水泥水化熱試驗的方法原理、儀器設備、試驗室條件、材料、試驗操作、結果的計算及處理等。

本標準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。其他品種水泥采用熔解熱方法時應確定該品種水泥測讀溫度的時間。 

在本標準中熔解熱法列為基準法，直接法列為代用法，水泥水化熱測定結果有爭議時以基準法為準。

2 規范性引用文件  

   下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修改版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

GB/T1346一2001   水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法（eqvISO9597：1989）

GB/T6682   分析實驗用水規格和實驗方法（GB/T6682一1992，ISO3696:1987）

GB/T17671  水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）（GB/T17671----1999，idt ISO679：1989）

JC/T681   行星式水泥膠砂攪拌機
3  溶解熱法（基淮法）

3.1  方法原理

本方法是依據熱化學的蓋斯定律，即化學反應的熱效應只與體系的初態和終態有關而與反應的途徑無關提出的。它是在熱量計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水泥分別在一定濃度的標準酸中溶解，測得溶解熱之差，即為該水泥在規定齡期內所放出的水化熱。 

3.2  材料、試劑及配制

3.2.1    水泥試樣應用通過0.9mm的方孔篩，并充分混合均勻。

3.2.2  氧化鋅（ZnO）

用于標定熱量計熱容量，使用前應預先進行如下處理：將氧化鋅放入坩堝內，在900-950℃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0.15mm篩，貯存于干燥器中備用。在標定試驗前還慶在900-950℃下灼燒5min，并在干燥器中冷卻至室溫。

3.2.3  氫氟酸（HF）濃度為40%（質量分數）或密度（1.15—1.18）g/cm3

3.2.4  硝酸(HNO3)

一次應配制大量濃度為2.00±0.02mol/L,配制時量取濃度為65%--68%（質量分數）或密度為1.39 g/cm3—1.41 g/cm3（20℃）的濃硝酸138 mL，取量用蒸餾水稀釋至1L： 

硝酸溶液的標定：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，用蒸餾水稀釋至標線，搖勻。接著用已知濃度（約0.2mol/L）的氫氧化鈉標準溶液標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。 

GB/T12959-----2008

3.2.5   標準所中用試劑應用分析純。用于標定的試劑應為基準試劑。所用水應符合GB/T6682中規定的三級水要求。

3.3  儀器設備     

溶解熱測定儀     恒溫水槽    內筒     廣口保溫瓶    貝克曼差示溫度計 量熱溫度計      攪拌裝置     曲頸玻璃加料漏斗      直頸加酸漏斗 天平     高溫爐     試驗篩   鉑金坩堝或瓷坩堝   研缽   低溫箱  水泥水花試樣瓶   

3.4  試驗室條件

試驗室溫度在（20±1）℃，相對濕度不低于50%。恒溫槽水溫應保持在（20±0.1）℃    恒溫水槽為純凈的飲用水

3.5  試驗步驟

3.5.1   熱量計熱容量的標定

 3.5.1.1   貝氏溫度計或量熱溫度計、保溫瓶及塑料內襯、攪拌棒等應編號配套使用。使用貝氏溫度計試驗前應用量熱溫度計檢查貝氏溫度計零點。如果使用量熱溫度計，不需調整零點，可直接測定。

3.5.1.2   在標定熱量計熱容量的前24小時應將保溫瓶放入內筒中，酸液攪拌棒放入保溫瓶內，蓋緊內筒蓋，在將內筒放入恒溫水槽內。調整酸液攪拌棒懸臂梁使夾頭對準內筒中心孔，并將酸液攪拌棒夾緊。在恒溫水槽內加水使水面高出試驗內筒蓋，打開循環水泵等，使恒溫水槽內的水溫并保持在（20±0.1）℃，然后關閉循環水泵備用。

3.5.1.3   試驗前打開循環水泵，觀察恒溫水槽溫度使其保持在（20±0.1）℃，從安放貝氏溫度計孔插入直頸加酸漏斗，用500mL耐酸的塑料杯稱取（13.5±0.5）℃的（2.00±0.02）mol/L硝酸溶液約41.0g，量取8 mL 40%氫氟酸加入耐酸塑料量杯內，在加入少量剩余的硝酸溶液，使兩種混合溶液總質量達到（425±0.1）g，用直頸加酸漏斗加入到保溫瓶內，然后取出加酸漏斗，插入貝氏溫度計或量熱溫度計，中途不應拔出避免溫度散失。

3.5.1.4   開啟保溫瓶中的酸液攪拌棒，連續攪拌20min后，在貝氏溫度計或量熱溫度計上讀出酸液溫度，此后每隔5min讀一次酸液溫度，直至連續15min，每5min上升的溫度差值相等時為止。記錄最后一次酸液溫度，此溫度值即為初測讀數，初測期結束。

3.5.1.5  初測期結束后立即將事先稱量好的（7±0.001）g氧化鋅通過加料漏斗徐徐地加入保溫瓶酸液中，加料過程須在2min內完成，漏斗和毛刷上均不得殘留試樣，加料完畢蓋上膠塞，避免試驗中溫度散失。

3.5.1.6  從讀出初測讀數起分別測讀20,40,60,80,90,120min時貝氏溫度計的讀數。這一過程為溶解期。中斯特朗水泥水化熱試驗儀

3.5.1.7  熱量計在各時間區間內的熱容量按式（１）計算，精確到0.5J/℃

G0〔1072.0＋0.4(30－ta)＋0.5(T－ta)

C＝────────────────────── ?????? (1)

R0

式中： C——熱量計熱容量，J/℃;

1072.0——氧化鋅在30℃時的溶解熱，J/g;

G0——氧化鋅重量，g； 

T——氧化鋅加入熱量計時的室溫，℃；

0.4——溶解熱負溫比熱容，J/℃·g;

0.5——氧化鋅比熱容，J/℃·g;

ta——溶解期第一次測讀數θ[a]加貝氏溫度計0℃時相應的攝氏溫度，℃;

R0——經校正的溫度上升值，℃。 

R0值按式（２）計算： 

a

R0＝（θa-θ0）－───（θb－θ0） ?????????? (2)

b－a

式中： θ0——初測期結束時（即開始加氧化鋅時）的貝氏溫度計讀數，℃;

θa——溶解期的第一次測讀的貝氏溫度計的讀數，℃;

θa——溶解期結束時測讀的貝氏溫度計的讀數，℃;

a、b——分別不測讀θa或θb時距離測初讀數θ0時所經進的時間，min。

3.5.1.8 熱量計熱容量應標定兩次，以兩次標定值的平均值作為標定結果。如兩次標定值相差大于5J/℃時，須重新標定。

3.5.1.9在下列情況下，熱容量需重新標定： 

a.重新調整貝氏溫度計時； 

b.當溫度計、保溫瓶、攪拌器重新更換或涂覆耐酸涂料時； 

c.當新配制的酸液與標定量熱計熱容量的酸液濃度變化超過0.02mol/L時； 

d.對試驗結果有疑問時。 

3.5.2  未水化水泥溶解熱的測定

3.5.2.1  按3.5.1-3.5.1.7進行準備工作和初測期試驗，并記錄初測溫度θ'0。

3.5.2.2  讀出初測溫度θ'0后，立即將預先稱好的四份3±0.001g未水化水泥試樣中的一份在2min內通過加料漏斗徐徐加入熱量計內，漏斗、稱量瓶及毛刷上均不得殘留試樣，加料完畢蓋上膠塞。余下的二分試樣置于（900—950）℃下灼燒90 min，灼燒后立即將盛有試樣的坩堝置于干燥器內冷卻至室溫，并快速稱量。

3.5.2.3  余下兩份試樣置于（900—950）℃下灼燒90 min，灼燒后立即將盛有試樣的坩堝置于干燥器內冷卻至室溫，并快速稱量。灼燒質量G1以兩份試樣灼燒后的質量平均值確定，如兩份試樣的灼燒質量相差大于0.003 g，應重新補做。

3.5.2.4  未水化水泥的溶解熱按式（３）計算，精確到0.5J/g：

      R1C

q[1]＝──－0.8(T'-T'a) ???????????? (3)

G1

式中：q1——未水化水泥的溶解熱，J/g;

C——熱量計的熱容量，J/℃； 

G1——未水化水泥試樣灼燒后的質量，g； 

T'——未水化水泥試樣裝入熱量計時的室溫，℃；

t'a——溶解期第一次貝氏溫度計讀數換算成普通溫度計的度數，℃；

R1——經校正的溫度上升值，℃;

0.8——未水化水泥的比熱容,J/℃·g。

R1值按式（４）計算： 

a'

R1＝（θ'a－θ'0）－───（θ'b－θ'a）??????? (4)

b'-a'

式中：θ'0、θ'a、θ'b——分別為初測期結束時的貝氏溫度計讀數、溶解期第

一次和第二次測讀時的貝氏溫度計讀數，℃；

a'、b'——分別為溶解期第一次測讀時θ'a與第二次測讀時θ'b距初讀數θ'0

的時間，min。

3.5.2.5  以兩次測定值的平均值作為試樣測定結果。如兩次測定值相差大于10J/g時，應進行第三次試驗，其結果與前試驗中一次結果小于10.0J/g，取其

平均值作為測定結果，否則應重做試驗。

3.5.3   部分水化水泥熔解熱的測定

3.5.3.1  在測定未水化水泥試樣溶解熱的同時，制備部分水化水泥試樣。測定

兩個齡期水

化熱時，用100g水泥加40mL蒸餾水，充分攪拌3min后分成三等份，分別裝入三個

容積約15mL試樣瓶中，置于20±1℃的水中養護至規定的齡期。

3.5.3.2  按3.5.1.1—3.5.1.4進行準備工作和初測期試驗，并記錄初測溫度θ″

3.5.3.3  從養護水中取出達到試驗齡期的試樣瓶，取出試樣，迅速用研缽將

水泥試樣搗碎，并全部通過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）試樣四份，然后存放在濕度大于50%的密

閉容器中，稱好的樣品應在20min捏進行試驗。兩份放在稱量瓶內供作溶解熱測

定，另兩份進行灼燒量。從開始搗碎至放入稱量瓶中的全部時間不得超過10min。

3.5.3.4  讀出初測期結束時貝氏溫度計讀數θ″0，并立即將稱量好的一份試樣

在2min內由加料漏斗徐徐加入熱量計內，漏斗、稱量瓶、毛刷上均不得殘留試樣，

加料完畢蓋上膠塞。第二份試樣重復第一份的操作

3.5.3.5  余下兩份試樣進行灼燒，灼燒質量G2按3.5.2.3進行。

3.5.3.6  經水化某一齡期后水泥石的溶解熱按式（５）計算，精確到0.1J/g： 

R2C

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

G2

q2——經水化某一齡期后水泥石的溶解熱，J/g

C——熱量計的熱容量，J/℃

G2——某一齡期水化水泥試樣換算成灼燒后的質量，g；

T″——水化水泥試樣裝入熱量計時的室溫，℃；

t″a——水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計讀數，換算成普通溫度計的溫

度，℃； 

t′a——未水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計讀數換算成普通溫度計的溫度，℃；

C——熱量計的熱容量，J/℃

t′a——未水化水泥試樣溶解期的第一次貝氏溫度計讀數換算成普通溫度計的溫度，℃；

R2——經校正的溫度上升值，℃;

1.7——水化水泥的比熱容,J/℃·g。 

1.3——溫度校正比熱容,J/℃·g。

R2值按式（６）計算：       a'

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

b″－a″ 

式中：θ″0、θ″a、θ″b——分別為初測期結束時的貝氏溫度計讀數及溶解

期第一次和第二次測讀時的貝氏溫度計讀數，℃； 

a″、b″——分別為溶解期第一次讀數θ″a和第二次讀數θ″b時距初測讀數θ″的時間，min。

3.5.3.7  每次試驗結束后，將保溫瓶取出，倒出瓶內廢液，用清水將保溫瓶、

攪拌器及貝氏溫度計沖洗干凈，并用干凈紗布抹去水分，供下次試驗用。涂蠟部

分如有損傷，如松裂，脫落現象應重新處理。