水泥水化热测定原理分析

水泥水化热测定方法（溶解热法）

标准名称：水泥水化热测定方法（溶解热法）

标准类型：中华人民共和国国家标准

标准号：GB/T 12959-91

发布单位：国家技术监督局

标准名称（英） Test method for heat of hydration of cement-The heat of solution method

标准发布日期 1992-06-04批准

标准实施日期 1993-03-01实施

标准正文

1 主题内容与适用范围

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、试验步骤及结果计算等。

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、粉煤灰硅酸盐水泥和其他指定采用本方法的水泥品种。

2 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 仪器设备

3.1 热量计：如下图所示。由保温水槽、内筒、广口保温瓶、贝克曼差示温度计、搅拌装置等主要部件组成。另配一个曲颈玻璃漏斗和一个直颈装酸漏斗。

3.1.1 保温水槽：水槽内外壳之间装有隔热层，内壳横断面为椭圆形的金属筒，横断面长长轴450mm，短轴300mm，深310mm，容积约30L。并装有控制水位的溢流管。溢流管高度距底部约270mm，水槽上装有二个搅拌器，分别用于搅拌水槽中的水和保温瓶中的酸液。

3.1.2 内筒：筒口为带法兰的不锈钢圆筒，内径150mm，深210mm筒内衬有软木层或泡沫塑料。筒盖内镶嵌有橡胶圈以防漏水，盖上有三个孔，中孔安装酸液搅拌器，两侧的孔分别安装加料漏斗和贝克曼差示温度计。

3.1.3 广口保温瓶：容积约为600mL，当盛满比室温高5℃的水，静置30min时，其冷却速度不得超过0.001℃/min·℃。

3.1.4 贝克曼差示温度计（以下简称贝氏温度计）：精度为0.01℃，最大差示温度为5￣6℃，插

入酸液部分须涂以石蜡或其他耐氢氟酸的涂料。

3.1.5 搅拌装置：分为酸液搅拌器和水槽搅拌器。酸液搅拌器用玻璃或耐酸尼龙制成。直径6.0￣6.5mm，总长约280mm，下端装有两片略带轴向推进作用的叶片，插入酸液部分必须涂以石蜡或其他耐氢氟酸涂料。

3.1.6 曲颈玻璃漏斗：由玻璃漏斗涂蜡或用耐氢氟酸塑料制成，上口直径约70mm，深100mm漏斗管外径7.5mm，长95mm，供装试样用。

3.1.7 直颈装酸漏斗：由玻璃漏斗涂蜡或用耐氢氟酸塑料制成，上口直径约80mm，管长120mm，外径7.5mm。

3.2 天平：称量200g，分度值0.001g和称量500g，分度值为0.1g天平各一台。

3.3 高温炉：使用温度不低于900℃，并带有恒温控制装置。

3.4 试验筛：方孔边长0.15mm和0.60mm筛各一个。

3.5 铂坩埚或瓷坩埚：容量约30mL。

3.6 研钵。

3.7 冰箱：用于降低硝酸溶液温度。

3.8 水泥水化试样瓶：由不与水泥作用的材料制成，具有水密性，容积约15mL。

3.9 其他：磨口称量瓶，最小分度0.1℃的温度计，时钟，秒表，干燥器，容量瓶，吸液管，石蜡等。

4 试剂及配制

4.1 氧化锌：分析纯。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。

4.2 氢氟酸：分析纯，48％（或密度1.15g/cm3)。

4.3 硝酸溶液c(HNO3)＝2.00±0.02mol/L,应用分析纯硝酸大量配制。配制时可将不同密度的浓硝酸按下列采取量用蒸馏水稀释至1L：

硝本密度，g/cm3 采取量（20℃），mL

1.42 127

1.40 138

1.38 149

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。

5 试验室条件

恒温室：温度应能控制在20±1℃。

通风橱。

6 试验步骤

6.1 标定热量计的热容量

6.1.1 试验前保温瓶内壁用石蜡或其他耐氢氟酸的涂料涂覆。

6.1.2 在标定热量计热容量前一天将热量计放在试验室内，保温瓶放入内筒中，酸液搅拌器放入保温瓶内，盖紧内筒盖，接着将内筒放入保温水槽的环形套内。移动酸液搅拌器悬臂夹头至使对准内筒中心孔，并将搅拌器夹紧。在保温水槽内加水使水面高出内筒盖（由溢流管控制高度）。开动保温水槽搅拌器。把水槽内的水温调到20±1℃，然后关闭搅拌器备用。

6.1.3 确定2.00mol/L硝酸溶液用量，将48％氢氟酸８mL加入书籍质量的耐氢氟酸量杯内，然后慢慢加入低于室温６￣７℃的2.00mol/L硝酸溶液（约393mL），使两种混合物总量达到425±0.1g，记录2.00mol/L硝酸溶液加入的总量，该量即为试验时所需的2.00mol/L硝酸溶液的用量。

6.1.4 在标定试验前，先将贝抵温度计的零点调为14.5℃左右，再开动保温水槽内的搅拌器，并将水温调到20±0.1℃。

6.1.5 从安放贝氏温度计孔插入加酸液用的漏斗，按已确定的用量量取低于室温6￣7℃的

2.00mol/L硝酸溶液，先向保温瓶内注入约150mL，然后加入8mL 48％氢氟酸，再加入剩余的硝酸溶液，加毕，取出漏斗，插入贝氏温度计（中途不许拔出，以免影响精度），开动保温水槽搅拌器，接通冷却搅拌器电机的循环水，5min后观察水槽温度，使其保持20±0.1℃。从水槽搅拌器开动算起，连续搅拌20min。

6.1.6 水槽搅拌器连续搅拌20min停止，开动保温瓶中的酸液搅拌器，连续搅拌20min后，氏温度计上读出酸液温度，隔5min后再读一次酸液温度，此后每隔1min读一次酸液温度，直至连续5min内，每分钟上升的温度差值相等时为止。记录最后一次酸液温度，此温度值即为初读数θ0，初测期结束。

6.1.7 初测期结束后，立即将事先称量好的7±0.001g氧化锌通过加料漏斗徐徐地加入保温瓶酸液中（酸液搅拌器继续搅拌），加料过程须在2min内完成，漏斗和毛刷上均不得残留试样。

6.1.8 从读出初测读数θ0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。

6.1.9 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。

为了保证试验结果的精度，热量计热容量对应θa、θb的测读时间a、b应分别与不同品种水泥所需要的溶解期测读时间对应。不同水泥的具体溶解期测读时间按6.2.2规定。

6.1.10 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。

6.1.11 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。

6.2 未水化水泥溶解热的测定

6.2.1 按6.1.1￣6.1.6进行准备工作和初测期试验，并记录初测温度θ'0。

6.2.2 读出初测温度θ'0后，立即将预先称好的三份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，然后按表１规定的各品种水泥测读

温度的时间，准时读记贝氏温度计读数θ'a和θ'b。第二份试样重复第一份的操作。第三份试样置于900￣950℃灼烧90min，在干燥器中冷却至室温后称其质量G1。

表１各品种水泥测读温度的时间

──────────┬──────────────────────

│距初测期温度θ'0的相隔时间，min 水泥品种├──────────┬───────────

│θ'a │θ'b

──────────┼──────────┼───────────

硅酸盐水泥││

中热硅酸盐水泥│ 20 │ 40

普通硅酸盐水

泥││

──────────┼──────────┼───────────

矿渣硅酸盐水泥│ 40 │ 60

低热矿渣硅酸盐水泥││

──────────┼──────────┼───────────

火山灰硅酸盐水泥│ 60 │ 90

──────────┼──────────┼───────────

粉煤灰硅酸盐水

泥│ 80 │ 120

──────────┴──────────┴───────────

注：①在普通水泥、矿渣水泥、低热矿渣水泥中掺有火山灰或粉煤灰时，可按火山灰水泥或粉煤灰水泥规定。

②如在规定的测读期结束时，温度的变化没有达到均匀一致，应适当延长测读期至每隔10min的温度变化均匀为止。此时需要知道测读期延长后热量计的热容量，用于计算溶解热。

6.2.3 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。

6.2.4 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，须重做

试验。

6.3 部分水化水泥溶解热的测定

6.3.1 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，分别装入三个符合3.8 条要求的试样瓶中，置于

20±1℃的水中养护至规定的龄期。

6.3.2 按6.1.1￣6.1.6进行准备工作和初测期试验，并记录初测温度θ″0。

6.3.3 养护水中取出达到试验龄期的试样瓶，取出试样，迅速用研钵将水泥石捣碎，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）试样三份，两份放在称量瓶内供作溶解热测定，另一份放在坩埚内置于 900￣950℃下灼烧90min，在干燥器中冷却至室温后称其质量，求出灼烧量G2。从开始捣碎至放入称量瓶中的全部时间不得超过10min。

6.3.4 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，然后按表１规定不同水泥品种的测读时间，准时读记贝氏温度计读数θ″a和θ″b。

6.3.5 经水化某一龄期后水泥石的溶解热按式（５）计算，精确到0.5J/g：

R2C

q2＝──－1.7(T″-t″a)＋1.3(t″a－t′a) (5)

G2

式中：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，℃；

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″0的时间，min。

6.3.6 以两次测定值的平均值作为试样测定结果。如两次测定值相关大于10J/g时，须补做试验。

6.3.7 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。

6.3.8 部分水化水泥试样溶解热测定应在规定龄期±2h内进行，以试样进入酸液为准。

7 水泥水化热结果计算

水泥在某一水化龄期前放出的水化热按式（７）计算，精确到0.5J/g：

q＝q1－q2＋0.4(20－t′a) (7)

式中：q——水泥在某一水化龄期前放出的水化热，J/g;

q1——未水化水泥的溶解热，J/℃；

q2——水化某一龄期时水泥的溶解热，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，℃；

0.4——溶解热的负温比热容，J/℃。

附录A

水泥水化热（溶解热法）试验记录表和算例

（参考件）

试验编号：8—1000 制样日期：1989.3.15

试验日期：1989.3.15 水泥品种：粉煤灰水泥

混合材名称及掺量：粉煤灰30％水化龄期：水化３天

──────────────┬───────────────────────试样质量：4.200g │经900￣950℃灼烧后质量：3.002g

──────────────┼──────┬───────┬────────贝氏温度计(℃)等于普通温度│14.823℃│室温│20.5℃

计的温度（Ｐ）││水槽温度│ 20 ℃

─────────┬────┴──┬───┴──┬────┴─┬──────

│ 7h 15min │ 7h 55min │ 8h 0min │ 8h 5min 初测期温度│装入酸液│ 0.242 │ 0.267 │ 0.272

(贝氏℃)├───────┼──────┼──────┼──────

│ 8h 2min │ 8h 3min │ 8h 4min │ 8h 5min

│ 0.277 │ 0.282 │ 0.287 │ 0.292

─────────┼───────┴──────┴─────┬┴──────溶解期温度│θ 0 装入试样时贝氏温度计读数│8h5min0.292℃

(贝氏℃)│θ a 装入试样后80min贝氏温度计读数│9h25min3.881℃

│θ b 装入度样后120min贝氏温度计读数│10h5min3.985℃

─────────┼────────────────────┼────────

│ t a ＝θ a P │18.704℃

├────────────────────┼────────

│ G0〔1072.＋0.4(30－ta)＋0.5(T－ｔa〕│(1693)J/℃

│C＝──────────────────│

│ R0 │

│ a │

│R0＝(θa－θ0)－───(θb－θa) │ 3.381℃

│ b－a │

结果计算├────────────────────┼────────

│ R1C │

│ q1 ＝──－0.8(T'-T'a) │ 2091.5J/g

│ G1 │

│ R2C │

│q2＝──－1.7(T″-T″a)＋1.3(t″a－t′a)│ 1905J/g

│ G2 │

││

│q＝q1－q2＋0.4(20－t′a)│ 186J/g

││

─────────┼────────────────────┴────────备注│热量计热容量C值为1693J/℃,未水化水泥测定q1值为2091.5J/g ─────────┴─────────────────────────────附加说明：

本标准由国家建筑材料工业局提出。

本标准由全国水泥标准化技术委员会技术归口。

本标准由中国建筑材料科学研究院水泥科学研究所负责起草。

本标准主要起草人张秋英、霍春明。

水泥水化热试验方法(直接法)

水泥水化热试验方法（直接法） 本标准适用于测定水泥水化热。 本标准是在热量计周围温度不变条件下，直接测定热量计内水泥胶砂温度的变化，计算热量计内积蓄和散失热量的总和，从而求得水泥水化7天内的水化热（单位是卡／克）。 注：水泥水化7天今期的水化热可按附录方法推算，但试验结果有争议时，以实测法为准。 一、仪器设备 1．热量计 （1）保温瓶：可用备有软木塞的五磅广口保温瓶，内深约22厘米，内径为8.5厘米。 （2）截锥形圆筒：用厚约0．5毫米的铜皮或白铁皮制成，高17厘米，上口径7.5厘米，底径为6．5厘米。 （3）长尾温度计：0－50℃，刻度精确至0．1℃。 2．恒温水槽 水槽容积可根据安放热量计的数量及温度易于控制的原则而定，水槽内水的温度应准确控制在20±0．1℃，水槽应装有下列附件： （1）搅拌器。 （2）温度控制装置：可采用低压电热丝及电子继电器等自动控制。 （3）温度计：精确度为±0．1℃。 （4）固定热量计用的支架与夹具。 二、准备工作 3．温度计：须在15、20、25，30、35及40℃范围内，用标准温度计进行校核。 4·软木塞盆：为防止热量计的软木塞盖渗水或吸水，其上、下走向及周围应用蜡涂封。较大孔洞可先用胶泥堵封，然后再涂蜡。封蜡前先将软木塞中心钻一插温度计用的小孔并称重，底面封蜡后再称其重以求得蜡重，然后在小孔中插入温度计。温度计插入的深度应为热量计中心稍低一些。离软木塞底面约12厘米，最后再用蜡封软木塞上表面以及其与温度计间的空隙。 5．套管：温度计在插入水泥胶砂中时，必须先插入一端封口的薄玻璃营管或铜套管，其内径较温度计大约2毫米，长约12厘米，以免温度计与水泥胶砂直接接触。 6．保温瓶、软木塞、截锥形圆筒、温度计等均需编号并称量，每个热量计的部件不宜互换，否则需重新计算热量计的平均热容量。 三、热量计热容量的计算 7．热量计的平均热容量C，按下式计算： g g1 C＝0.2×── ＋0.45×── ＋0.2×g2＋0.095×g3＋0.79×g4＋0.4×g5 2 2 ＋0.46×V 式中：C──不装水泥胶砂时热量计的热容量，卡／℃； g──保温瓶重，克； g1──软木塞重，克； g2──玻璃管重，克（如用铜管时系数改为0．095）； g3──铜截锥形圆筒重，克（如用白铁皮制时系数改为0．11）； g4──软木塞底面的蜡重，克； g5──塑料薄膜重，克； V──温度计伸人热量计的体积，厘米[3]（0．46是玻璃的容积比热，卡／厘米[3]·℃）。 式中各系数分别为所用材料的比热（卡／克·℃）。 四、热量计散热常数的测定

水化热讲解

第一章设计说明

第二章大体积混凝土承台水化热有限元分析 2.1 概论 2.1.1 大体积混凝土定义 目前国际上对大体积混凝土仍无一个统一的定义。就如美国混凝土学会的定义：任何就地现浇的混凝土，其尺寸到达必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂的，称之为大体积混凝土。又如日本建筑学会对大体积混凝土的标准定义：结构断面最小尺寸在80cm以上；水热化引起混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土。而我国《大体积混凝土施工规范》认为，混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土属于大体积混凝土。 由以上可见，大体积混凝土主要是依靠结构物的断面尺寸和水化热引起的温度变化来定性的。 2.1.2 大体积混凝土温度裂缝成因 施工期间水泥的水化热作用，在其浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段。大体积混凝土自身有一定的保温性能，因此在升温期其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在降温期内部降温速度又比其表层慢得多,在这些阶段中，混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界环境温度约束的作用，在混凝土内产生的温度应力是相当复杂的。由于混凝土的抗拉能力比较弱，一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。 因此必需掌握其水化热的变化规律，从而为混凝土配合比的修改及养护方案的制定提供依据。 2.1.3 本章研究的主要内容 (一)利用MADIS有限元软件建立大体积混凝土承台模型，并对其进行仿 真水化热计算。 (二)对其水化热进行参数分析。

大体积混凝土水化热温度检测方案

大体积混凝土水化热温度检测方案

大体积混凝土水化热温度 检 测 方 案 方案编制人： 方案批准人： XX工程质量检测有限责任公司 20 年月日

目录 封面 (1) 一、测温描述 (3) 二、工程概况 (4) 三、依据标准规范及温控指标 (5) 四、测温仪器及设备 (5) 五、测温点的布置 (5) 六、温度测试元件的安装及保护 (7) 七、测温时间 (7) 八、温控措施与建议 (8) 九、监测程序 (9) 十、安全、文明措施 (9) 十一、质量保证体系及服务承诺 (10) 十二、委托单位的配合工作 (11) 十三、测温点布置图………………………………………附图页

XX名都工程2#、3#楼筏板基础 大体积混凝土水化热温度和温差 监测方案 一、测温描述 因大体积混凝土的截面尺寸较大，由荷载引起裂缝的可能性较小，但由于温度产生的变形对大体积混凝土却极为不利。 在混凝土硬化初期，水泥水化释放出较多热量，而混凝土与周围环境的热交换较慢，故混凝土内部的热量不断增加，使其内部温度不断升高，混凝土的体积膨胀变大。随着混凝土水化速度减慢，释放的热量也越来越少，积聚在混凝土中的热量由于热交换的进行慢慢减少，混凝土的温度降低，混凝土产生收缩。当此收缩受到约束时，混凝土内部产生拉应力（此应力简称为温度应力），此时混凝土的强度较低，如不足抵抗拉应力时，混凝土内部就产生了裂缝。 此外，混凝土的导热系数较小。混凝土内部热量不易散失，而表面热量易与周边环境进行热交换而减少，从而温度降低，就形成了混凝土里表温差。如温差较大，则混凝土表里收缩不一致，也使混凝土开裂。 因此，在大体积混凝土中，必须考虑温度应力和温差引起的不均匀收缩应力（简称温差应力）的影响。而温度应力和温差应力大小，又涉及到结构的平面尺寸，结构厚度，约束条件，周边环境情况，含筋率，混凝土各种组成材料的特性和物理力学性能，施工工艺等许多因素影响。故为了保证大体积混凝土施工质量，

10水泥水化热操作规程

第二十六节水泥水化热测定仪作业指导书 一、原理、适用范围与技术参数 1、SHR-650型水泥水化热测定仪，主要用于测定水泥水化前后,在一定浓度的标准酸中的溶解热以二者之差来确定水泥在任何龄期的水泥水化热。水泥水化热测定仪产品符合 GB/T12959-2008《水泥水化热测定方法（溶解热法）》标准要求，选用高精度智能仪表，全程采用电脑信息采集处理器完成整个生产实验过程，具有操作简单，实验数据准确的优点。 2、水泥水化热测定仪，适用于中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等的任何水化龄期的水化热测定。其他水泥品种当指定采用溶解热法测定水化热时也可使用本仪器。 3、水泥水化热测定仪，溶解热法测定水化热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。 水泥水化热测定仪主要技术参数： 1、真空瓶容积：650ml 2、真空瓶内径： 75㎜ 3、真空瓶深度：160㎜ 4、贝克曼温度计示差范围：5～6℃ 5、分度值：0.01℃ 6、水槽温度：20℃±0.1℃ 7、电源、功率：2500W/ AC220V/50Hz 8、净重：100kg 三、操作方法（溶解热法） （一）试验准备 在试验开始时，应将试验内筒从水槽内提升至水面以上位置固定好，打开试验内筒筒盖，将真空瓶、耐酸内衬、酸液搅拌棒放入内筒，将试验筒盖盖好，并拧紧蝶形螺母， 密封筒盖，再将内筒慢慢沉入水中固定。 将温度传感器插入水槽盖板上的插孔内并联接到控制仪，将其它各插件联接到控制仪 相应插口。接通电源，检查接地是否可靠，打开控制仪电源开关。 当水槽内水温高于20.1℃时，应慢慢地向水槽内放入冰块或冷水，待温度略底于20℃ 时即停止，此时，系统会自动将水温升至标准规定温度，并保持恒温。

水泥水化机理

4.1水泥的水化机理 从化学角度来看,水泥的水化反应是一个复杂的溶解沉淀过程,在这一过程中,与单一成分的水化反应不同,各组分以不同的反应速度同时进行水化反应,而且不同的矿物组分彼此之间存在着互相影响。水泥中最多的熟料矿物是硅酸盐化合物，是制约水泥水化性质及相关性能的关键组分。水泥中的硅酸盐熟料矿物的主要成分为硅酸三钙和硅酸二钙。 （1）硅酸三钙（C3S）的水化 硅酸三钙是水泥熟料中的含量最多的组分，通常占材料总量的50%左右，有时高达60 %。硅酸钙的水化产物的化学组成成分不稳定，常随着水相中钙离子的浓度、温度、使用的添加剂、养护程度而发生变化，而且形态不固定，通常称为“C-S-H”凝胶。 C3S在常温下发生水化反应，可大致用下列方程式表述： 硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率随时间的变化，可以将C3S的水化过程划分为五个阶段，各阶段的化学过程和动力学行为如表1.1所示。 表1.1 C3S水化各阶段的化学过程和动力学行为时期早期中期后期 反应阶段诱导前期诱导期加速期减速期稳定期 化学过程初始水解， 离子进入溶 液 继续溶解， 早期C-S-H 稳定水化产 物开始生长 水化产物继 续生长，微 结构发展 微结构组件 密实 动力学行为反应很快反应慢反应快反应变慢反应很慢（2）硅酸二钙的水化 C2S也是水泥主要熟料矿物组分之一，水化过程与C3S相似，也有诱导期、加速期，但是水化速率特别慢。C2S的水化反应可大致用下列方程表述：

（3）铝酸三钙的水化 C3A是水泥熟料矿物的重要组分之一,其水化产物的组成与结构受溶液中的氧化铝、氧化钙浓度的影响很大，它对水泥的早期水化和浆体的流变性能起着重要的作用。纯水中C3A的水化：大量的研究结果表明，C3A遇水后能够立即在表面形成一种具有六边形特征的初始胶凝物质粒子，开始时其结晶度很差也很薄，呈不规则卷层物，随着水化时间的推移，这些卷层物生长成结晶度较好的，成分为C4AH19和C2AH8济的六边形板状物。这种六边形水化物是亚稳的，并能转化成立方形稳定的晶体颗粒。常温下C3A在纯水中的水化反应可用下式表示： 有石膏存在时C3A的水化：在水泥浆体中，熟料中的C3A实际上是在和有石膏存在的环境中水化的，C3A在Ca(OH)2饱和溶液中的水化反应可以表述为C3A+CH+12H=C3AH13。当处于水泥浆体的碱性介质中时，C3AH13在室温下能稳定存在，其数量增长也很快，这是水泥浆体产生瞬时凝结的主要原因之一。（4）铁铝酸四钙的水化 铁铝酸四钙的水化与铝酸三钙的水化过程相似，只是反应速率很慢，而且产物是含铁和铝的共同产物。

GBT1295991水泥水化热测定方法溶解热法

水泥水化热测定方法（溶解热法） 标准名称：水泥水化热测定方法（溶解热法） 标准类型：中华人民共和国国家标准 标准号：GB/T 12959-91 发布单位：国家技术监督局 标准名称（英） Test method for heat of hydration of cement-The heat of solution method 标准发布日期 1992-06-04批准 标准实施日期 1993-03-01实施 标准正文 1 主题内容与适用范围 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、试验步骤及结果计算等。 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、粉煤灰硅酸盐水泥和其他指定采用本方法的水泥品种。 2 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 仪器设备 3.1 热量计：如下图所示。由保温水槽、内筒、广口保温瓶、贝克曼差示温度计、搅拌装置等主要部件组成。另配一个曲颈玻璃漏斗和一个直颈装酸漏斗。 3.1.1 保温水槽：水槽内外壳之间装有隔热层，内壳横断面为椭圆形的金属筒，横断面长长轴450mm，短轴300mm，深310mm，容积约30L。并装有控制水位的溢流管。溢流管高度距底部约270mm，水槽上装有二个搅拌器，分别用于搅拌水槽中的水和保温瓶中的酸液。 3.1.2 内筒：筒口为带法兰的不锈钢圆筒，内径150mm，深210mm筒内衬有软木层或泡沫塑料。筒盖内镶嵌有橡胶圈以防漏水，盖上有三个孔，中孔安装酸液搅拌器，两侧的孔分别安装加料漏斗和贝克曼差示温度计。 3.1.3 广口保温瓶：容积约为600mL，当盛满比室温高5℃的水，静置30min时，其冷却速度不得超过0.001℃/min·℃。 3.1.4 贝克曼差示温度计（以下简称贝氏温度计）：精度为0.01℃，最大差示温度为5￣ 6℃，插入酸液

溶解法测定水泥水化热试验操作技巧

溶解法测定水泥水化热试验操作技巧 摘要: GB/T 12959—1991《水泥水化热测定方法（溶解法）》规定了水泥的水化温度（20±1）℃，以便于测定水泥的恒温水化速度、水化热量尤其是长龄期水泥水化热量。其原理是：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。由于本规范的各项要求都非常严格，实际操作中稍有不慎就可能使测试数据误差较大，导致测试结果作废。本文着重探讨减少操作误差的操作技巧。 1、仪器设备 1.1、广口保温瓶及贝克曼温度计 GB/T 12959—1991 第 3.1.4 规定：贝克曼差示温度计，插入酸液部分必须涂以石蜡或其他耐氢氟酸涂料；第6.1.1 规定：试验前保温瓶内壁用石蜡或其他耐氢氟酸腐蚀的涂料涂覆。实践中发现，保温瓶内壁和贝克曼温度计尾部涂上石蜡后，操作 5～10 次就有部分石蜡涂层脱落，尤其是保温瓶口和贝克曼温度计尾部，保温瓶口在塞入软木塞时以及贝克曼温度计尾部在插入时容易造成石蜡涂层脱落，往往造成刚刚标定好热量计，还没有进行水泥溶解热测试，所标定的热量计已经不准确了，必须重新涂蜡并标定，如果错过了设定的水泥水化龄期，还必须重新制作水泥试样，重新测定此时未水化水泥的溶解热。我们曾经 20 多次试验也未测出水泥的 3d、7d、28d整套水化热数据。我们采用 E－ 44（6101）环氧树脂和低分子 650 聚酰胺树脂 1：1 混合搅匀，如果黏度太大就用丙酮稀释，均匀涂在广口保温瓶内壁、酸液搅拌器下部以及贝克曼温度计尾部，在常温下 24h后即可使用。还有就是广口保温瓶内壁口部 1cm 部分不涂，这部分一般接触不到酸液并且每次塞入软木塞时容易摩擦该部分的涂层。贝克曼温度计尾部的涂层要薄，多余的涂料必须在未固化时抹去，以免造成温度计尾部太粗，插不进相应的孔中。 1.2、分度吸量管 根据溶解热的测定原理可知，氢氟酸作为一种强酸对溶解热测试结果影响较大，所以加入的氢氟酸必须十分准确，GB/T12959—1991 没有规定怎样量取8mL 的 48％氢氟酸， 我们建议使用分度吸量管。分度吸量管一般由玻璃制成，玻璃的主要化学成分是硅，遇氢氟酸生成硅酸。所以氢氟酸很容易腐蚀玻璃分度吸量管，尤其是吸量管的尖嘴部分，而吸量管又不能作防腐层（作防腐层影响吸量管的精度），每次使用完毕后用蒸馏水清洗，一支吸量管连续使用 10 次，其尖嘴部分就有明显的腐蚀迹象。所以应该多准备几支分度吸量管。 1.3 、酸液搅拌棒

硅酸盐水泥的水化与硬化

第七章硅酸盐水泥的水化与硬化 本章主要内容： 1.熟料矿物的水化 2.硅酸盐水泥的水化 3.水化速率 4.硬化水泥浆体 补充： 熟料矿物水化的原因 1.熟料矿物结构不稳定。 造成熟料矿物结构不稳定的原因是： ⑴ 熟料烧成后快速冷却，使其保留了介稳状态的高温型晶体结构； ⑵熟料中的矿物不是纯的C3S和C2S ，而是Alite 和Belite等有限固溶体； ⑶微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响。 2.熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。 水泥的水化、凝结、硬化 ? 水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。 ? 凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。 ? 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。 §7.1 熟料矿物的水化 一.C3S的水化 1.常温下的水化反应 3CaO.SiO2+nH2O=xCaO.SiO2.yH2O+(3-x)Ca(OH)2

简写为：C3S + nH = C-S-H + (3-x)CH 水化产物：水化硅酸钙（也称C-S-H凝胶）和氢氧化钙。 2.C3S水化过程 Ⅰ诱导前期（时间：15分钟 ） 反应：激烈—第一个放热峰，钙离子浓度迅速提高 浆体状态：是具有流动性（Ca(OH)2没有饱和） Ⅱ诱导期又称静止期（时间：2—4小时） 反应：极慢——放热底谷：钙离子浓度增高慢 浆体状态：Ca(OH)2达饱和。此间：具有流动性，结束：失去流动性，达初凝 Ⅲ加速期（时间：4~8小时） 反应：又加快——第二放热高峰 浆体状态：Ca(OH)2过饱和最高：生成Ca(OH)2、填充空隙、 中期：失去可塑性、达终凝，后期：开始硬化 Ⅳ减速期（时间：12—24小时） 反应：随时间的增长而下降 原因：在C3S表面包裹产物—阻碍水化。 Ⅴ稳定期 反应：很慢—基本稳定（只到水化结束） 原因：产物层厚：水很少—产物扩散困难。 3.诱导期的本质 ⑴保护膜理论 ⑵晶核形成延缓理论 ⑶晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短的主要因素 二.C2S水化 C2S的水化过程与C3S相似，也有静止期，加速期等，但水化速率很慢约为C3S的1/20

SHR-650Ⅱ水泥水化热测定仪

SHR-650Ⅱ水泥水化热测定仪 用途及原理：SHR-650Ⅱ水泥水化热测定仪是根据国标GB/T12959-91《水泥水化热测定方法（溶解热法）》中的有关规定设计的。沧州筑龙工程仪器有限公司竭诚为您服务。 适用于中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等的任何水化龄期的水化热测定。其他水泥品种当指定采用溶解热法测定水化热时也可使用本仪器。 溶解热法测定水化热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。 技术支持：0 3 1 7 – 5 1 0 6 2 8 2 1 3 7 3 1 7 0 7 5 3 8 扣扣：1 1 4 6 7 7 7 6 0 4 二. 水泥水化热测定仪主要技术规格 1. 水槽温度：20℃±0.1℃ 2. 真空瓶容积：约650ml 冷却速度为盛满比室温高5℃的水静置30分钟后≤0.001℃/min．℃ 3. 酸液搅拌棒转速：500rpm 4. 电机 功率：10W 电压：AC220V 转速：1500 rpm 5. 贝克曼差示温度计

示差范围：5~6℃ 分度值：0.01℃ 6. 仪器外形尺寸（长×宽×高mm）：700×500×760 7. 仪器净重：80kg 三. 水泥水化热测定仪结构 650Ⅱ型产品相当于两台单个的650型产品合并而成，650Ⅱ型可以同时进行两份试验，比650型单头机型效率更高。它主要由以下部分构成： 1. 恒温水槽部分： 恒温水槽是一只深约30cm，容积大约为60升的容器，槽内装有放置试验内筒的筒座，附有一根控制水槽水面高度的溢流管和一根放水管，在放水管口装有放水阀。 恒温水槽安置在壳体内，恒温水槽底部有隔热性能良好的隔热层，上部装有盖板。 水泥水化热的试验方法*水泥水化热测定仪水泥水化热测定仪水泥水化热测定仪水泥水化热测定仪水泥水化热测定仪技术支持：0 3 1 7 – 5 1 0 6 2 8 2 1 3 7 3 1 7 0 7 5 3 8 扣扣：1 1 4 6 7 7 7 6 0 4 2. 试验内筒部分： 试验内筒由筒体、筒盖、泡沫塑料隔热套、真空瓶、贝克曼差示温度计和加料漏斗等组成。试验内筒可沿着筒座上的滑槽上下移动，移至最下面位置时将试验内筒转动一个角度，即可将其固定在该位置上。筒座上方有3个定位块，可用来精确地调整试验内筒的位置（仪器出厂时已调试好，一般不需改动）。筒体、筒盖、筒座均用不锈钢材料制成。筒体内放置隔热套和真空瓶，真空瓶内有耐酸内衬，内衬用于盛放试验用酸液，内衬清洗后重复使用。真空瓶及内衬用固定在筒盖下面的软木瓶塞封闭隔热。瓶塞上有3个孔，分别插入贝克曼温度计、酸液搅拌棒和加料漏斗。筒体和筒盖间用O形密封圈密封，拧紧筒盖上的蝶形螺母后可保证水槽内的水不渗入筒内。 3. 动力部分：

水泥水化热试验方法(20200511213548)

水泥水化热试验方法 标准适用于测定水泥水化热。 本标准是在热量计周围温度不变条件下，直接测定热量计内水泥胶砂温度的变化 ，计算热量计内积蓄和散失热量的总和，从而求得水泥水化7 天内的水化热（单位是卡／ 克）。 注：水泥水化7 天今期的水化热可按附录方法推算，但试验结果有争议 时，以实测法 为准。 一、仪器设备 1 ．热量计 （1）保温瓶：可用备有软木塞的五磅广口保温瓶，内深约22 厘米，内径为8．5 厘米。 （2）截锥形圆筒：用厚约0．5 毫米的铜皮或白铁皮制成，高 17 厘米，上口径7．5 厘米，底径为6．5 厘米。 （3）长尾温度计：0 —50C,刻度精确至0. 1C。 2 ．恒温水槽 水槽容积可根据安放热量计的数量及温度易于控制的原则而定,水槽内水的温度应准 确控制在20±0. 1C,水槽应装有下列附件： （1 ）搅拌器。 2）温度控制装置：可采用低压电热丝及电子继电器等自动控

(3)温度计：精确度为土0. 1C。 ( 4)固定热量计用的支架与夹具。 二、准备工作 3 .温度计：须在15、20、25, 30、35及40C范围内，用标准温度计进行校核。 4?软木塞盆：为防止热量计的软木塞盖渗水或吸水，其上、下走向及周围应用 蜡涂封。较大孔洞可先用胶泥堵封，然后再涂蜡。封蜡前先将软木塞中心钻一插 温度计用 的小孔并称重，底面封蜡后再称其重以求得蜡重，然后在小孔中插入温度计。温度计插入 的深度应为热量计中心稍低一些。离软木塞底面约12厘米，最后再用蜡封软木塞上表面以 及其与温度计间的空隙。 5.套管：温度计在插入水泥胶砂中时，必须先插入一端封口的薄玻璃营管或铜 套管，其内径较温度计大约2毫米，长约12厘米，以免温度计与水泥胶砂直接接触。 6 .保温瓶、软木塞、截锥形圆筒、温度计等均需编号并称量，每个热量计的部 件不宜互换，否则需重新计算热量计的平均热容量。 、热量计热容量的计算 7 .热量计的平均热容量C,按下式计算: g1 C = 0.2 X—— + 0.45 X—— + 0.2 X g2+ 0.095 X g3+

水泥水化热研究与分析

水泥水化热研究与分析 摘要: 在水泥较长的散热过程中，水泥浆会逐渐凝结和硬化。水泥内部物质处于高能状态，随着时间推移，水泥浆体性质将会趋向于稳定。针对于水泥水化热的研究，不仅可以保证结构物的施工质量，还能适当降低工程成本造价，本文首先介绍了影响水泥水化热大小的影响因素以及计算法方法，然后根据笔者经验讲述了几种降低水泥水化热的措施。 关键词:水泥水化热、措施、配合比、增加、热量 引言 随着国家经济的快速发展，越来越多的工程建筑拔地而起，市场对于水泥需求量也是越来越大。水泥在水化过程中产生的热量将会聚集在结构物内部不易散失出去，将会导致混凝土温度提高，随着混凝土龄期增加，绝热升温将会在2至4天内达到最高状态，在未受地基约束的部位，如果混凝土的内外温差过大，内部温度较高的混凝土约束外强度远大于其抗拉强度，将在混凝土的表层产生拉应力，若此时混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时就会产生表层温度裂缝。若养护不当，表面裂缝将会进一步发展成深层裂缝。在受地基约束的部位，将会产生较小的压应力。因混凝土的散热系数较小，它从最高温度降至稳定温度需要较长时间，在此期间，混凝土的变形模量有了很大的增长，较小的变形就能产生较大的应力。由于混凝土的早期体积变形，主要来自于水泥的水化热温升，并且降低水化热是防止混凝土早期开裂的有效途径，因此，我们有必要对水泥混凝土的水化热进行研究，以尽量避免温度裂缝的出现。 一、水化热的计算与分析 1、水泥水化热分析 水泥在水化时会发生温度变化，这主要源于几种无水化合物组分的溶解热和几种水化物在溶液中的沉淀热。这些热值的代数和就是水泥在任何龄期下的水化热。国家标准GB T 12959-2008规定了水泥水化热的测定方法，但是水泥水化热的测定较复杂，一般水泥厂都不会配备有这方面的仪器，有些水泥厂曾经添置过水泥水化热的测试仪器，但也没能很好地使用，关键是水化热测试对仪器和操作技术的要求较高，一般的工人难以熟练掌握该技术。水泥水化热大小与水泥内部矿物质成分有一定的关系，在同等量的水泥情况下，具有C3A的水泥水化热最大，其次是C3S，最后是C4AF。水化热越大，水泥浆体单位时间内放出热量也将会越多。工程实践中一般是通过增加三氧化二铁与氧化铁含量之比作为降低C3A的指标，为了达到更好的效果，可以在上述基础上，对C3S含量进一步降低。 2、我国水泥水化热情况分析 我国在很多水泥里面都会添加不同数量的材料，如何对水泥水化热过程中释

水泥凝结硬化机理

5.1.4 凝结硬化机理 水泥凝结硬化流程图，见动画演示 凝结：水泥浆→完全失去浆体塑性 硬化：水泥浆从完全失去塑性→强度增长 一、水泥的水化反应 2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O 4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O 部分水化铝酸钙与石膏作用产生如下反应： 3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O→3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 主要水化产物： 水化硅酸钙凝胶 70% 水化铁酸钙凝胶 水化铝酸钙晶体 氢氧化钙晶体 20% 水化硫铝酸钙晶体 7% 石膏的缓凝作用在于： 水泥的矿物组成中铝酸三钙水化速度最快，铝酸三钙在饱和的石灰——石膏溶液中生成溶解

度极低的水化硫铝酸钙晶体，包围在水泥颗粒的表面形成一层薄膜，阻止了水分子向未水化的水泥粒子内部进行扩散，延缓了水泥熟料颗粒，特别是铝酸三钙的继续水化，从而达到缓凝的目的。 二、水泥凝结硬化的物理化学过程 水泥与水拌合后，熟料颗粒表面迅速与水发生反应，因为水化物生成速度大于水化物向溶液扩散的速度，于是生成的水化产物在水泥颗粒表面堆积，这层水化物称为凝胶膜层，这就构成了最初的凝胶结构。 动画演示 1、由于Ca2+的渗透，凝胶膜层破裂，使得 2、由于颗粒表面暴露出来，又与水发生化学反应，由于水化物生成速度大于其扩散速度，故在颗粒表面又堆积了大量的凝胶，这个反应不断进行下去，就生成了外面包裹着厚厚一层凝胶膜的新凝胶结构。 3、随着反应的继续进行，水份逐渐减少，凝胶结构分子间距离减少，吸引力越来越大，粘结力增大，使浆体失去塑性，开始凝结。 4、水份越来越少，浆体稠度增大，微粒之间距离越来越小，由于分子间相互作用力—粘结力，互相结合，破坏了无规则排列，变为有规则排列，晶体产生。 5、晶体、胶体相互交错成网状，晶体起主要的承力骨架作用，胶体起胶结作用，二者共同生长，紧密结合，形成坚固致密的水泥石。 6、强度不断增大。 三、水泥石的组成 硬化后的水泥 石 凝胶体（凝胶和晶体） 未水化水泥颗粒内核 毛细孔 四、影响硅酸盐水泥的凝结硬化的因素

水泥水化热测定方法

《水泥水化热测定方法(溶解热法))GB /T 12959-91 1 主题内容与适用范围 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、试验步骤及结果计算等。 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、粉煤灰硅酸盐水泥和其他指定采用本方法的水泥品种。 2 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 仪器设备 3.1 热量计:如图1所示。由保温水槽、内筒、广口保温瓶、贝克曼差示温度计、搅拌装置等主要部件组成。另配一个曲颈玻璃漏斗和一个直颈装酸漏斗。 3.1.1 保温水槽:水槽内外壳之间装有隔热层，内壳横断面为椭圆形的金属筒，横断面长轴450mm I短轴300mm，深310mm，容积约30L。并装有控制水位的溢流管。溢流管高度距底部约270mm，水槽上装有二个搅拌器，分别用于搅拌水槽中的水和保温瓶中的酸液。 3.1.2 内筒:筒口为带法兰的不锈钢圆筒，内径150mm，深210mm，筒内衬有软木层或泡沫塑料。筒盖内镶嵌有橡胶圈以防漏水，盖上有三个孔，中孔安装酸液搅拌器，两侧的孔分别安装加料漏斗和贝克曼差示温度计。 3.1.3广口保温瓶:容积药为600mL，当盛满比室温高约5℃的水，静置30min时，其冷却速度不得超过0.001℃/ min·℃。 3.1.4 贝克曼差示温度计(以下简称贝氏温度计):精度为0.01℃，最大差示温度为5～6℃，插人酸液部分须涂以石蜡或其他耐氢氟酸的涂料。

水泥的化学成分与水化原理

二. 水泥的化学成分与水化原理 2.1 硅酸盐水泥的定义： 把适当成分的“生料”如：石灰石、白玺、粘土等，在窑里煅烧至部分熔融，得以硅酸盐为主要成分的水泥“熟料”；再掺入一定比例的石膏与矿渣或火山灰、粉煤灰等混合料一起磨成细粉，即成硅酸盐水泥。随着原料种类的不同和各成分比例不同及混合料的不同种类掺入，就形成不同品种的硅酸盐水泥。在国外就叫“波特蓝”水泥。 2.2硅酸盐水泥熟料的化学成分与性能： 2.2.1 硅酸盐水泥熟料中的几种主要化学成分： 硅酸盐水泥熟料的典型化学成分含量见如下附表《1》：% CaO(一氧化钙) SiO 2(二氧化硅) AI 2 O 3 (三氧化二 铝) Fe 2O 3 (三氧化二铁) MgO(氧化镁) SO 3 （氧化硫） Na 2O（氧化钠） K 2 O（氧化钾）TiO 2 （氧化钛） Mn 2O 3 （氧化锰） P 2 O 5 （氧化磷） 另外也可能含有极少量的其他杂质。水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有很大影响： 2.2.1.1 CaO(一氧化钙)：是水泥熟料中最主要的成分。在水泥熟料煅烧过程 中与其他酸性氧化物(如：SiO 2、AI 2 O 3 、Fe 2 O 3 等)化合反应生成C 3 S、C 2 S、C 3 A、C 4 AF(见 下面第2.3条)等矿物复盐活性化合物。经煅烧未被化合的CaO称为“游离钙”。

在水泥中单独存在的“游离钙”,其水化反应不能在水泥硬化过程中完成，而是在水泥硬化后才能与水化合生成Ca(HO) 2 并在水化过程中发生体积膨胀，降低混凝土的内应力甚至破坏混凝土结构。其含量多、少是影响水泥安定性的重要原因之一。因此国家标准中要求水泥熟料内CaO含量不得超过1%。 2.2.1.2 SiO 2(二氧化硅)：也是水泥熟料所含主要成分之一。SiO 2 经过煅烧可 与CaO进行化合反应，生成C 3S和C 2 S矿物，是影响水泥强度的主要成分之一。 如果SiO 2含量低，水泥熟料中硅酸盐矿物成分少，水泥强度就低；但SiO 2 含量 高时，虽然水泥后期强度有显著提高并使其抗硫酸盐侵蚀性能增强，但水泥凝结速度和早期强度增进率都会变慢。SiO 2 含量不仅影响水泥性能，同时对水泥熟料的煅烧也有影响。其含量少时，熟料煅烧会结大块，影响操作；但其含量大时，会使熟料烧成困难，易于“粉化”。 2.2.1.3 AI 2O 3 (三氧化二铝)：在水泥熟料的煅烧过程中，它与CaO和Fe 2 O 3 可 化合生成C 3A或C 4 FA。当其含量高时可使水泥的凝结及硬化速度变快，但后期强 度增长缓慢，并使水泥的抗硫酸盐性能降低。原因是C 3 A与硫酸盐化合反应生成 硫铝酸盐(钟乳石)，易溶于水而造成水泥石的破坏。同时C 3 A含量高的水泥水化热高，放热速度也快，不适用于大体积混凝土和抗硫酸盐混凝土。 2.2.1.4 Fe 2O 3 (三氧化二铁)：经煅烧可与CaO和AI 2 O 3 化合生成C 4 AF。在水泥 生料中增加氧化铁含量，能降低水泥熟料的煅烧温度。但含量高时会使水泥的凝结过程和硬化过程变慢(缓凝)，后期强度仍能长期增长，并能增强水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。 2.2.1.5 MgO(氧化镁)：是水泥原料中的不良杂质(后述)。 2.2.1.6 SO 3(硫酐)：水泥中的SO 3 仅少部分来自水泥熟料，大部分是在水泥熟 料磨细时掺入的石膏(CaSO 4 )。适量的石膏，可有利于调节水泥凝结时间；但含量过多时，会破坏水泥的体积安定性。 2.2.1.7 K 2O、Na 2 O (碱分)：即氧化钾、氧化钠，在水泥中是有害成分，能 导致水泥凝结时间变换不定；也能引起水泥石的表面风化(起霜)。若混凝土骨料内含有碱分时，混凝土将出现“碱骨料反应”。若水泥中含有碱分，即使骨料内不含碱分，水泥中的碱分也会与骨料中的酸性物质反应，在混凝土内部引起膨胀(碱集料反应)。 2.2.1.8 TiO 2(氧化钛)：一般含量很少，不超过0.3%。少量TiO 2 可促进熟料 的很好结晶。 2.2.1.9 Mn 2O 3 (氧化锰)：一般含量很少，也未发现其对水泥有何不良影响。 2.2.1.10 P 2O 5 (磷酐)：在水泥中含量极微小，若含量能达到1～2%时，能起到 显著的缓凝作用。 2.3 水泥熟料中的矿物成分：

水泥混凝土水化热

水泥混凝土水化热 顾名思义，是指物质与水化合时所放出的热。此热效应往往不单纯由水化作用发生，所以有时也用其他名称。例如氧化钙水化的热效应一般称为消解热。水泥的水化热也以称为硬化热比较确切，因其中包括水化、水解和结晶等一系列作用。水化热可在量热器中直接测量，也可通过熔解热间接计算。 由于水泥水化热的作用，水泥加水及其它骨料混合拌制成混凝土，必然先升温，待达到一定的温度后冷缩，致使混凝土可能因温度应力出现裂缝。主要有三种原因： 1、混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝 土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝。 2、在拆模以后，因气温骤降等原因引起混凝土表面温度降低过快，也会导致裂缝产生 3、当混凝土达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，与最高温度差值 所形成的温差，在基础部位同样导致裂缝。 关于混凝土施工中怎样减小水化热 1、选用水泥要使用低水化热的，比如硅酸盐的 2、尽量减少水泥用量，可以掺如一部分的粉煤灰来代替水泥，一般用量为10％。如果为 高性能砼，用量大约达到30％。 3、砼产生的水化热主要致命就是使砼结构内部温度与外部温度温差过大（大于20）产生 裂缝。大体积砼施工可以埋循环冷却管（PVC），通过循环水来降低内部温度。 4、在一些基础承台施工中甲方一般时不允许投放片石的，其实不然。投放片石也是降低砼 水化热的一种方法，因为减少了砼用量了，但是又不影响砼的强度。 5、砼结构产生裂缝时，一般时在拆除模板的一瞬间。因为模板一拆，砼马上与外界接触。 当外界温度较低时（也就是内外温差较大时）产生的。拆除模板前最好是在温度较高时进行。 水化热对大体积混凝土的影响 1、温度裂缝产生机理及特征 混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生大量的水化热。由于混凝土的体积较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，使得混凝土结构内外出现较大的温差，这些温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大，或者是混凝土受到寒潮的袭击等，会导致混凝土表面温度急剧下降，而产生收缩，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力而产生裂缝，这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。 温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交错；梁板类长度尺寸较大的结构，裂缝多平行于短边；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行，裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度变化影响较为明显，冬季较宽，夏季较窄。高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细，而冷缩裂缝的粗细变化不太明显。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。 2、影响因素和防治措施 混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种、用量有关。混凝土越厚，水泥用量越

水泥水化热试验方法

水泥水化热试验方法

标准适用于测定水泥水化热。 本标准是在热量计周围温度不变条件下，直接测定热量计内水泥胶砂温度的变化 ，计算热量计内积蓄和散失热量的总和，从而求得水泥水化7天内的水化热（单位是卡／ 克）。 注：水泥水化7天今期的水化热可按附录方法推算，但试验结果有争议时，以实测法 为准。 一、仪器设备 1．热量计 （1）保温瓶：可用备有软木塞的五磅广口保温瓶，内深约22厘米，内径为8．5 厘米。 （2）截锥形圆筒：用厚约0．5毫米的铜皮或白铁皮制成，高17厘米，上口径7．5 厘米，底径为6．5厘米。 （3）长尾温度计：0－50℃，刻度精确至0．1℃。 2．恒温水槽 水槽容积可根据安放热量计的数量及温度易于控制的原则而定，水槽内水的温度应准 确控制在20±0．1℃，水槽应装有下列附件： （1）搅拌器。 （2）温度控制装置：可采用低压电热丝及电子继电器等自动控制。 （3）温度计：精确度为±0．1℃。

（4）固定热量计用的支架与夹具。 二、准备工作 3．温度计：须在15、20、25，30、35及40℃范围内，用标准温度计进行校核。 4·软木塞盆：为防止热量计的软木塞盖渗水或吸水，其上、下走向及周围应用 蜡涂封。较大孔洞可先用胶泥堵封，然后再涂蜡。封蜡前先将软木塞中心钻一插温度计用 的小孔并称重，底面封蜡后再称其重以求得蜡重，然后在小孔中插入温度计。温度计插入 的深度应为热量计中心稍低一些。离软木塞底面约12厘米，最后再用蜡封软木塞上表面以 及其与温度计间的空隙。 5．套管：温度计在插入水泥胶砂中时，必须先插入一端封口的薄玻璃营管或铜 套管，其内径较温度计大约2毫米，长约12厘米，以免温度计与水泥胶砂直接接触。 6．保温瓶、软木塞、截锥形圆筒、温度计等均需编号并称量，每个热量计的部 件不宜互换，否则需重新计算热量计的平均热容量。 三、热量计热容量的计算 7．热量计的平均热容量C，按下式计算： g g1 C＝0.2×── ＋0.45×── ＋0.2×g2＋0.095×g3＋

什么叫水泥的水化热

什么叫水泥的水化热?影响水化热的主要因素有哪些? 水泥与水作用放出的热，称为水化热，以焦/克（J/g）表示。 影响水泥水化热的因素很多，包括水泥熟料矿物组成、水灰比、养护温度、水泥细度、混合材掺量与质量等，但主要是决定于熟料矿物的组成与含量。水泥主要矿物中，完全水化放出的热量，最大的是C3A，其次是C3S，再次之是C4AF。因此，降低C3A含量对限制水泥的水化热是有利的。 水泥生产中"两磨一烧"是指什么？ 因为水泥生产过程分为三个阶段，即石灰质原料、粘土质原料、以及少量的校正原料，（立窑生产还要加入一定量的煤）经破碎或烘干后，按一定比例配合、磨细，并制备为成分合适、质量均匀的生料，称之为第一阶段：生料粉磨；然后将生料加入水泥窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，称之为第二阶段：熟料煅烧；熟料加入适量的石膏，有时还加入一些混合材料，共同磨细为水泥，成为第三阶段：水泥粉磨。所以大家把水泥生产过程简称为："两磨一烧"。 什么是水泥混合材?加入混合材的作用是什么? 在水泥生产过程中，为改善水泥性能、调节水泥标号而加到水泥中的矿物质材料，称之为水泥混合材料。在水泥中掺加混合材料不仅可以调节水泥标号与品种，增加水泥产量，降低生产成本，而且在一定程度上改善水泥的某些性能，满足建筑工程中对水泥的特殊技术要求。此外，还可以综合利用大量工业废渣，具有环保和节能的重要意义。 水化热 指物质与水化合时所放出的热。此热效应往往不单纯由水化作用发生，所以有时也用其他名称。例如氧化钙水化的热效应一般称为消解热。水泥的水化热称为硬化热比较确切，因其中包括水化、水解和结晶等一系列作用。水化热可在量热器中直接测量，也可通过熔解热间接计算。 水化热高的水泥不得用在大体积混凝土工程中，否则会使混凝土的内部温度大大超过外部，从而引起较大的温度应力，使混凝土表面产生裂缝，严重影响混凝土的强度及其他性能。 水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能提高其早期强度。 在使用水化热较高的水泥时，应采取措施来防止混凝土内部的水化热过高。 也称水合热、水和能...... 在大体积的混凝土工程当中，由于聚集在制品内部的水化热不容易散出，常使制品内部的水化热在50到60度，由于温度应力作用使水泥产生膨胀性的裂缝，为此可以采用工程措施减轻水化热 降低水泥水化热 混凝土配合比设计： 对配合比设计的主要要求是：既要保证设计强度，又要大幅度降低水化热，既要使混凝土具有良好的和易性、可靠性，又要降低混凝土中水泥和水的含量。经过与商品混凝土供应单位合作进行反复试验，通过几十组的混凝土试配，设计了较满意的配合比。 1)、充分利用混凝土的后期强度，减少每立方米混凝土中的水泥用量，选用京都P.0.425

水泥水化热测试方法

A A 附录A （规范性附录） 水泥水化热测试方法 A.1范围 本方法适用于掺加混凝土水化温升抑制剂的水泥水化热的测试。 A.2原理 本方法是依据热量计在恒定的温度环境中，直接测定热量计内水泥砂浆（因水泥水化产生）的温度变化，通过计算热量计内积蓄的和散失的热量总和，求得水泥不同龄期内的水化热。 A.3仪器设备 符合GB/T12959中直接法（代用法）的规定。 A.4试验条件 成型试验室温度应保持在（20±2）℃，相对湿度不低于50%；试验期间水槽内的水温应保持在（20±0.1）℃。应用于日均气温大于25℃炎热气候的产品检测时，宜将砂浆初始温度控制在（30±2）℃，试验期间水槽内的水温设置为（30±0.1）℃，或由供需双方商定。 A.5试验步骤 A.5.1热量计参数测定 热量计热容量的计算，热量计散热常数的测定，热量计散热常数的计算，热量计散热常数的规定符合GB/T12959中直接法（代用法）的规定。 A.5.2水泥水化热测定 除以下步骤，其它均应符合GB/T12959中直接法（代用法）的规定： a)试验砂浆水灰比为0.4； b)温度采集时间间隔不超过10min； c)总热容量、水泥水化热的结果计算，水泥质量和水质量按照实际质量进行计算，计算结果保留 至0.1J/g。 A.5.324h水化热计算 24h水化热计算按照以下步骤：

a)以水化热达到30.0J/g的时间作为时间起点，如果测试点中没有30.0J/g，则以放热量大于且 最接近30.0J/g的时间为准，并记录此时的热量值为。 b)取（+24）h时的热量值为。 c)24h水化热按照式（A.1）计算： ……………………………………………（A.1） 式中： ——24h水化热，单位为焦耳每克（J/g）； ——（0t+24）h时水化热，单位为焦耳每克（J/g）； ——时水化热，单位为焦耳每克（J/g）。 每个砂浆水化热试验用两套热量计平行试验，两次试验结果相差小于12.0J/g时，取平均值作为此砂浆样品水化热结果；两次结果相差大于12.0J/g时，应重做试验。 A.5.47d水化热计算 符合GB/T12959中直接法（代用法）的规定，从加水后7min开始计算7d龄期时的水化热。 每个砂浆水化热试验用两套热量计平行试验，两次试验结果相差小于12.0J/g时，取平均值作为此砂浆样品水化热结果；两次结果相差大于12.0J/g时，应重做试验。 _________________________________