溶解热法测定水泥水化热的探讨.pdf

中图分类号 T Q l 7 2 1文献标志码 A文章编号 1 7 0 3 8 9 2 0 1 5 0 5 8 5 0 3 溶解热法测定水泥水化热的探讨 张亚涛1 吴旭2 朱田生1 秦岭1 安徽省 水利部淮委水利科学研究院 安徽蚌埠2 3 3 0 0 0 2 凤阳县建筑管理质量安全监督站 安徽滁州2 3 3 1 0 0 摘要 针对测定水泥水化热的溶解热法 通过引入 烧失量 并在温度控制 破型时间 温度计晃动和水化热计算方面提高水 泥水化热的测定准确性 试验结果表明 1 称取三份试样进行灼烧试验 成功的概率更大 2 烧失量的引入既保证了称样 的速度 又实现了试验的精度 3 利用基准法 单筒溶解热测定仪或双筒溶解热测定仪中的一个筒来测定是可行的 关键词 溶解热 烧失量 温度 水化热 R e s e a r ch 蚰m e 鹪u r in gce m e n th y d 船t io nh e a tb yh 明to fs o l u t i蛐m e t h o d Z h a n gY a t a o V V u u Z h uT ia n s h e n g Q inL in g A n h u i a n dH u a ih eR iv e rI n s t it u t eo fH y d m u l ic R e s e a r ch B e n g b u2 3 3 0 0 0 C h in a A b s t r 翟ct B a s e do nm e a s u r in gce m e n th y d r a t io nh e a tb yh e a to fs o l u t io nm e t h o d I n cr e a s et h ea ccu r a cyo fm e a s u r in gce m e n th y d r a t io n h e a t b yig n it io nl o s s a n ds o m ee x p e r ie n cea b o u tt e m p e r a t u r eco n t r o l t im eo fb r e a k in gs a m p l e t h e 丌n o m e t e rs h a k in ga n dt h e ca l cu l a t io no fh y d r a t io nh e a t T h er e s u l ts h o w s 1 W e ig h in gt h I es a m p l e st ob u m in gt e s th a sb ig g e rp m b a b il it yo fs u cce s s 2 T h e in t m d u ct io no fig n it io nl o s sn o to n l ye n s u r e st h es p e e do fw e ig h in gt h es a m p l e b u ta l s or e a l iz e st h ea ccu r a cy 3 U s in gt h em e t h o do f s t a n d a r dm e t l o d o n eo fs 0 1 u t io nh e a tm e t e rw h e t h e rm o n o cu l a ro rb in o cu l a rt om e a s u r eisf e a s ib l e K e yw o r d s h e a to fs o l u t io n ig n it io nl o s s t e m p e r a t u r e ce m e n th y d m o nh e a t O 前言 水泥水化会产生大量的水化热 一般在浇筑后 2 4d 水化热达到最大值 而混凝土是热的不良导 体且比热容不高 因此水化热会使大体积混凝土结 构产生内外温差 并随之产生巨大的内应力和温度 变形 使混凝土结构产生裂缝 变形 甚至破坏 因此 提前准确测得大体积混凝土所用水泥在一定 龄期的水化热尤为重要 测定一定龄期水泥的水化 热 目前国内主要有溶解热法和直接法二种 其中溶 解热法操作简便 精度高且可测定长龄期水泥的水 化热 因此作为基准方法而被广泛应用 溶解热法是依据热化学盖斯定律 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 作为水 泥在规定龄期内所放出的水化热 因此溶解热法 的操作过程和细节的控制技术 将直接影响水泥水 化热的测定准确性 根据实践经验 就如何提高水 泥水化热的测定准确性 进行相关的测试操作经验 的总结和探索 1 试验过程及操作经验探讨 1 1 灼烧试验样品数 进行灼烧试验时 要求采用同一样品的二个试 样 但经常出现两个试样灼烧后重量之差大于 0 0 0 3g 的现象 对于未水化水泥的试样 可以按照 标准规定重新补做即可 但对于部分水化水泥的试 样 要重新补做灼烧试验 这就增大了产生误差的可 能性 因灼烧试验至少要3 5h 左右 即高温炉升温 到9 0 0 9 5 0 需要1 5h 左右 然后再灼烧1 5h 再 用0 5h 冷却到室温后快速称量 重做灼烧试验时 水泥水化试样的水化时间已经相差至少3 5h 左右 不符合 部分水化水泥试样溶解热测定应在规定龄 期的 2h 内进行 的标准规定 此外重新试验浪费时 间和资源 为了减少上述现象的发生 提高灼烧试验的成 功率 可以同时做三个试样的灼烧试验 即一次性称 五个试样 另外两个试样做溶解热测定实验 然后 计算该组试样的烧失量 烧失量为试样灼烧后减少 的质量占原试样质量的百分数 该组三个试样烧 失量的取值方法为当三个试样烧失量的差值都不大 于0 1 标准中规定 两份3 0 0 0 lg 试样烧后差值 应 0 0 0 3g 时 取三个试样烧失量的平均值 当只 有两个试样的烧失量差值 0 1 时 取这两个试样 烧失量的平均值 当三个试样烧失量的差值都 0 1 时 则应该重新做灼烧试验 这样多加一个试 样进行灼烧试验 可大大提高灼烧试验成功的概率 成功概率约可从5 0 提高到8 0 1 2 部分水化水泥试样的称量控制 为了减少样品在空气中的暴露时间 减少水化 水淀工疆丝些 一8 5 水泥试样的水分蒸发和碳化程度 必须使称取五份 样品的时间要短 称量速度要快 确保措施除了提 前调节好天平 准备好称量瓶 洁净干燥的匙和待称 量试样外 就是五份样品的质量不要控制绝对的相 同质量 而只要控制符合标准中规定的在4 2 0 0 0 0 5 0g 范围内即可 实践证明该做法最能节省时 间 当然 对于未水化水泥试样 因几乎不存在试样 水分蒸发和碳化的情况 其试样称重可以控制在相 同的质量 即控制在标准中规定的3 0 0 0 0 0 0 lg 水化水泥试样采取上述称样方法的称样速度 快 但灼烧试验时易出现难以达到标准中 两份试样 的灼烧质量相差不能超过0 0 0 3g 的规定 为了同 时保证称样的速度和试验精度 建议 两份试样的灼 烧质量相差不能超过0 0 0 3g 宜改为 两份试样的 烧失量相差不能超过0 1 因后期进行溶解热计 算时 可以算出该组试样烧失量 然后把加入酸中溶 解的试样通过该烧失量换算成烧后的质量即可 1 3 温度控制 1 环境温度 试验时 要严格控制试验室室 温在2 0 lcC 试验期间恒温水槽温度在2 0 0 1 另 试样的称量 破型和试验最好在同一试验环境下 进行 一定要记下加入试样时试验室的环境温度 2 酸液的温度 规范G B 厂I 1 2 9 5 9 2 0 0 8 中要 求 酸液温度要控制在1 3 5 0 5 范围内 实践中 为了防止加入试样后酸液温度超过温度计的量程 一般把加入的酸液温度调到13 附近1 6 3 温度计的使用 试验应使用专用的量热温 度计 量程为1 4 1 6 最小刻度0 0 l 因若使用 贝氏温度计 还需要标定贝氏温度计的零点温度在 1 4 5 附近 较麻烦 1 4 贝氏温度计 或量热温度计 的安装控制 试验过程中贝氏温度计 或量热温度计 的晃 动 会直接影响读数的准确度 对此要做好防止措 施 一要把溶解热测定仪放在平稳的试验台上 二要 将广口保温瓶放于试验内筒的正中心 三是试验内 筒本身在恒温水中就要固定平稳 四是酸液搅棒要 垂直且处于固定装置的中心 使其转动时不碰筒盖 孔壁 五要确定好贝氏温度计 或量热温度计 的插 入深度并做好记号 然后用棉线或布条在记号处缠 一定的厚度和宽度 起到限定温度计插入深度和增 加其稳定性的作用 这样 搅棒搅动酸液时一般就 不会使酸液中的温度计晃动 利于读准的温度数值 1 5 破型时间的控制 规范中对部分水化水泥试样试验规定 称好的 一8 6 一 样品应在2 0m in 内进行试验 因此实际试验中最好 在倒人酸液3 0m in 后再破型 因为酸液温度的稳定 时间一般在4 5m in 左右 从破碎到称量好试样质量 大概需要1 0m in 左右 这样就可以保证在2 0m in 内 把称好的样品放入温度稳定的酸液内 1 6 水化热计算方面 1 测定未水化水泥溶解热时 由于做了两个 试样的平行试验 所以测有两个参数如值 其中未水 化水泥试样溶解热第一次测读数要加上贝氏温度计 0q C 时对应的摄氏温度 在计算这两次平行试验的 溶解热时 注意一定要选对对应试验的厶值 2 测定两个部分水化水泥试样的溶解热时 两次平行试验同样会得到二个乙值 而在计算这两 次平行试验溶解热时 还要用到 1 6 1 中测得的二 个参数k 值 因部分水化水泥试样两次平行试验与 1 6 1 中测得的两个 值没有直接对应关系 所以 取 1 6 1 两个k 值的平均值比较合理 2 试验验证 利用前面总结的经验 进行一定龄期普通硅酸 盐水泥 P 0 4 2 5 的溶解热测定 并重点探讨时间对 部分水化水泥试样溶解热的影响 以及利用单筒溶 解热测定仪或双筒溶解热测定仪中的一个筒进行溶 解热测定试验的可行陛分析 2 1 试验时间 采用双筒溶解热测定仪中的一个筒或单筒溶解 热测定仪进行溶解热测定时 两个试样中最多只能 有一个试样的试验时间能满足 称好的样品应在2 0 m in 内进行试验 的规定 另一个试样加入酸液中的 时间肯定超过2 0m in 因为即使样品是在初测期刚 结束时称好 立即加入酸液中 也需要4 0m in 标准 中最短的测读时间 再加上卸装试验装置和酸液温 度稳定的时间 约5 0m in 距称好样品的时间已达 9 0m in 左右 因此 采用双筒溶解热测定仪中的一 个筒或单筒的溶解热测定仪时 只能保证第一个试 样可以在称好2 0m in 内加入酸液进行溶解热试验 2 2 溶解热测定 1 试样准备 按照G B 厂I 1 2 6 5 9 2 0 0 8 中的规 定制备和养护部分水化水泥试样 试验过程中 选 择加入酸液3 0m in 后破型 过0 6 0m m 方孔筛 混匀 后立即放人磨口称量瓶中 然后快速称取五份试样 质量在4 2 0 0 0 0 5 0g 范围内 三份放人高温炉中 进行灼烧试验 另两份立即放入湿度大于5 0 的密 闭容器中 可用稍拧干的湿毛巾布覆盖后放人不加 水淀工铤型些 干燥剂的干燥器中忡 2 试验 按照G B 厂r1 2 6 5 9 2 0 0 8 中的规定进 行操作试验 两份试样加人酸液的时间相差9 0m in 左右 采用双筒溶解热测定仪中的一个筒或单筒溶 解热测定仪测定的溶解热结果见表1 表1 部分水化P 0 4 2 5 的溶解热试验测定结果 备注 2 样加入酸液中的时间比 1 样晚9 0 m in 左右 从表1 中结果可以看出 1 先做试样 1 样 的溶解热大于后做试样 2 4 样 的溶解热 2 尽管向酸液中加入第二个试样时 已经超 过称样后的2 0m in 实际上前后两个试样加入酸液 中的时间间隔在9 0m in 左右 但两次试验结果的差 值在规范允许的范围内 G B 厂r1 2 6 5 卜2 0 0 8 规定两 次试验结果之差应小于1 0 0J g 因此上述做法是 可行的 3 随着龄期的增长 两次试验的差值在减小 原因是3d 时的自由水较7d 的多 水泥3d 水化的速 度更快些 3 结论 1 测定部分水化水泥水化热时称取三份试样 进行灼烧试验 成功的概率更大 2 烧失量的引入既保证了称样的速度 又实 现了试验的精度 3 利用基准法 单筒溶解热测定仪或双筒溶 解热测定仪中的一个筒测定部分水化水泥的溶解热 是可行的 参考文献 l 胡如进 水泥水化热对混凝土早期开裂的影响 J 水泥 2 0 0 7 4 1 2 一1 5 2 王金生 控制大体积混凝土水化热危害的原材料选择及 工艺措施 J 铁道建筑 2 0 l l 6 1 4 4 一1 4 5 3 施惠生 黄小亚 水泥混凝土水化热的研究与进展 J 水 泥技术 2 0 0 9 6 2 l 一2 6 4 董继红 李占印 水泥水化放热行为的温度效应 J 建筑 材料学报 2 0 1 0 1 3 5 6 7 5 6 7 7 5 G B 厂rl2 9 5 9 2 0 0 8 水泥水化热测定方法 S 6 潘懿 水泥水化热试验容易忽略的几个细节 J 企业科 技与发展 2 0 1 0 2 0 5 0 一5 1 编辑 于欢 收稿日期 2 0 1 5 一0 5 2 5 台时 项目 产