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水泥水化热测定方法（溶解热法）

标准名称 标准类型 标准号 标准发布单位 水泥水化热测定方法（溶解热法） 中华人民共和国国家标准 GB/T 12959-91 国家技术监督局 发布 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， 在贝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 │ │