水泥遇水后發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)時(shí)放出的熱量稱為水化熱，以J/g表示。水泥的水化熱和放熱速度直接關(guān)系到混凝土工程的質(zhì)量。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中甚至能產(chǎn)生幾十度的溫差，巨大的溫度應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致混凝土開裂，加大了混凝土被腐蝕的速率。水化熱測試對(duì)水泥的生產(chǎn)、使用及理論研究都非常重要。水泥水化熱測試分為直接法（代用法）、間接法（基準(zhǔn)法）兩種。
溶解熱法測定水泥水化熱：
溶解熱法也稱為基準(zhǔn)法，溶解熱法在國際上具有較大的通用性和可比性，尤其適用于測定水泥長齡期水化熱。
實(shí)驗(yàn)原理：
依據(jù)蓋斯定律，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與體系的初態(tài)和終態(tài)有關(guān)而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。它是在熱量計(jì)周圍溫度一定的條件下，用未水化的水泥和水化一定齡期的水泥分別在一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)酸溶液中溶解，測得溶解熱之差，作為該水泥在該齡期內(nèi)所放出的水化熱。
儀器設(shè)備：
①熱量計(jì)、保溫水槽、內(nèi)筒、廣口保溫瓶、貝克曼差示溫度計(jì)、攪拌裝置、曲頸玻璃漏斗、直頸裝酸漏斗
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⑤水泥水化試樣瓶
試劑：
?、傺趸\：標(biāo)定熱量計(jì)熱容量
?、贖F溶液
?、?2±0.02)mol/L的硝酸溶液
實(shí)驗(yàn)步驟：
?、贅?biāo)定熱量計(jì)熱容量C
貝氏溫度計(jì)或量熱溫度計(jì)、保溫瓶及塑料內(nèi)襯、攪拌棒等應(yīng)編號(hào)配套使用。使用貝氏溫度計(jì)試驗(yàn)前應(yīng)用量熱溫度計(jì)檢查貝氏溫度計(jì)零點(diǎn)。如果使用量熱溫度計(jì)，可直接測定。
在標(biāo)定熱量計(jì)熱容量的前24 h應(yīng)將保溫瓶放入內(nèi)筒中，酸液攪拌棒放入保溫瓶內(nèi)，再將內(nèi)筒放入恒溫水槽內(nèi)。使恒溫水槽內(nèi)的水溫調(diào)整并保持到(20士0.1)℃。
稱取(13.5士0.5)℃的(2.00士0.02）mo1/L硝酸溶液約410 g,量取8 ml 40%氫氟酸加人量杯內(nèi)，再加入少量剩余的硝酸溶液，用直頸加酸漏斗加到保溫瓶內(nèi)，插入貝氏溫度計(jì)或量熱溫度計(jì)，中途不應(yīng)拔出避免溫度散失。
用攪拌棒攪拌20 min后，在溫度計(jì)上讀出溫度，此后每隔5min讀數(shù)一次，連續(xù)15 min，每5 min上升的溫度差值相等時(shí)(或三次溫度差值在0.002℃內(nèi)為止。記錄最后一次酸液溫度，此溫度值即為初測讀數(shù)。
將稱量好的(7士0.001)g氧化鋅徐徐加入保溫瓶酸液中，加料過程須在2 min內(nèi)完成。
從讀出初測讀數(shù)起分別測讀20min、40 min、60min、80 min、90 min、120min時(shí)溫度計(jì)的讀數(shù)。
熱量計(jì)在各時(shí)間內(nèi)的熱容量按下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至0.1。
式中:
C—熱量計(jì)熱容量，單位為焦耳每攝氏度((J/℃)；
G0——氧化鋅重量，單位為克(g)；
T—氧化鋅加人熱量計(jì)時(shí)的室溫，單位為攝氏度(℃)；
Ta——θa加貝氏溫度計(jì)0℃時(shí)相應(yīng)的攝氏溫度（如使用量熱溫度計(jì)時(shí)，ta的數(shù)值等于θa的讀數(shù)）單位為攝氏度(℃)；
R0—經(jīng)校正的溫度上升值，單位為攝氏度(℃)；
1072.0—氧化鋅在30℃時(shí)溶解熱，單位為焦耳每克(J/g)；
0.4—溶解熱負(fù)溫比熱容，單位為焦耳每克攝氏度[J/(g·℃)]；
0.5—氧化鋅比熱容，單位為焦耳每克攝氏度[J/(g·℃)〕。
R0值按下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至0.001℃：
式中:
θ—初測期結(jié)束時(shí)（即開始加氧化鋅時(shí)）的溫度計(jì)讀數(shù)，單位為攝氏度(℃)；
Θa—溶解期第一次測讀的貝氏溫度計(jì)或量熱溫度計(jì)的讀數(shù)，單位為攝氏度(℃)；
Θb—溶解期結(jié)束時(shí)測讀的貝氏溫度計(jì)或量熱溫度計(jì)的讀數(shù)，單位為攝氏度(℃)；
熱量計(jì)熱容量應(yīng)平行標(biāo)定兩次，以兩次標(biāo)定值的平均值作為標(biāo)定結(jié)果。如果兩次標(biāo)定值相差大于5.0J/℃時(shí)，應(yīng)重新標(biāo)定。
在下列情況下，熱容量應(yīng)重新標(biāo)定:
a)重新調(diào)整貝氏溫度計(jì)時(shí)；
b)當(dāng)溫度計(jì)、保溫瓶、攪拌棒更換或重新涂覆耐酸涂料時(shí)；
c)當(dāng)新配制的酸液與標(biāo)定熱量計(jì)熱容量的酸液濃度變化大于士0.02 mol/L時(shí)；
d)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有疑問時(shí)。
?、谖此嗳芙鉄岬臏y定
A.進(jìn)行準(zhǔn)備工作和初測期試驗(yàn)，并記錄初測溫度θ0’；
B.讀出初測溫度后，立即將一份水泥試樣在2min內(nèi)加入酸液中，然后按各品種水泥測讀溫度的時(shí)間，準(zhǔn)時(shí)讀記貝氏溫度計(jì)讀數(shù)θa和θb。第二份試樣重復(fù)第一份的操作。
C.余下二份試樣置于(900-950)℃下灼燒90min，灼燒后立即將盛有試樣的坩堝置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫，并快速稱量。灼燒質(zhì)量G1以二份試樣灼燒后的質(zhì)量平均值確定，如二份試樣的灼燒質(zhì)量相差大于0.003 g時(shí)，應(yīng)重新補(bǔ)做。
D.未水化水泥的溶解熱按下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至0.1。
式中:
q1—未水化水泥試樣的溶解熱，單位為焦耳每克((J/g)；
C—對(duì)應(yīng)測讀時(shí)間的熱量計(jì)熱容量，單位為焦耳每攝氏度(J/℃)；
G1—未水化水泥試樣灼燒后的質(zhì)量，單位為克(g)；
T’—未水化水泥試樣裝人熱量計(jì)時(shí)的室溫，單位為攝氏度(℃)；
ta’—未水化水泥試樣溶解期第一次測讀數(shù)θa’加貝氏溫度計(jì)0℃時(shí)相應(yīng)的攝氏溫度；
R1—經(jīng)校正的溫度上升值，單位為攝氏度(℃);
0.8—未水化水泥試樣的比熱容，單位為焦耳每克攝氏度[J/(g.℃)]。
R1值按下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至0.001℃：
E．未水化水泥試樣的溶解熱以兩次測定值的平均值作為測定結(jié)果，如兩次測定值相差大于10.0J/g時(shí)，應(yīng)進(jìn)行第三次試驗(yàn)，其結(jié)果與前試驗(yàn)中一次結(jié)果相差小于10.0 J/g時(shí)，取其平均值作為測定結(jié)果，否則應(yīng)重做試驗(yàn)。
?、鄄糠炙嗳芙鉄岬臏y定
A.在測定未水化水泥試樣溶解熱的同時(shí)，制備部分水化水泥試樣。測定兩個(gè)齡期水化熱時(shí)，稱100 g水泥加40 mL蒸餾水，充分?jǐn)嚢? min后，取近似相等的漿體二份或多份，分別裝入符合要求的試樣瓶中，置于(20士1）℃的水中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期。
B.進(jìn)行準(zhǔn)備工作和初測期試驗(yàn)，并記錄初測溫度θ0‘’。
C.從養(yǎng)護(hù)水中取出一份達(dá)到試驗(yàn)齡期的試樣瓶，取出水化水泥試樣，搗碎研磨至全部通過0.60 mm方孔篩，混合均勻放人磨口稱量瓶中，并稱出4.200 g士0.050 g(精確至0.001lg)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(yīng)在20min內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。兩份供作溶解熱測定，另兩份進(jìn)行灼燒。從開始搗碎至放入稱量瓶中的全部時(shí)間應(yīng)不大于10min。
D.讀出初測期結(jié)束時(shí)的溫度后，立即將稱量好的一份試樣在2min內(nèi)加酸液中，然后按規(guī)定不同水泥品種的測讀時(shí)間，準(zhǔn)時(shí)讀記貝氏溫度計(jì)或量熱溫度計(jì)讀數(shù)。第二份試樣重復(fù)第一份的操作。
E.余下二份試樣進(jìn)行灼燒。
F.經(jīng)水化某一齡期后水泥的溶解熱按下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至0.1 J/g:
式中:
q2—經(jīng)水化某一齡期后水化水泥試樣的溶解熱，單位為焦耳每克(J/g)；
C—對(duì)應(yīng)測讀時(shí)間的熱量計(jì)熱容量，單位為焦耳每攝氏度((J/℃)；
G2—某一齡期水化水泥試樣灼燒后的質(zhì)量，單位為克(g)；
T’’—水化水泥試樣裝入熱量計(jì)時(shí)的室溫，單位為攝氏度(℃)；
ta’’—水化水泥試樣溶解期第一次測讀數(shù)加貝氏溫度計(jì)0℃時(shí)相應(yīng)的攝氏溫度，單位為攝氏度(℃)；
Ta’—未水化水泥試樣溶解期第一次測讀數(shù)加貝氏溫度計(jì)0℃時(shí)相應(yīng)的攝氏溫度，單位為攝氏度(℃)；
R2—經(jīng)校正的溫度上升值，單位為攝氏度(℃)；
1.7—水化水泥試樣的比熱容，單位為焦耳每克攝氏度[J/(g℃)]；
1.3—溫度校正比熱容，單位為焦耳每克攝氏度〔J/(g℃)〕。
E.部分水化水泥試樣的溶解熱測定結(jié)果按規(guī)定進(jìn)行。
④水泥水化熱結(jié)果計(jì)算
水泥在某一水化齡期前放出的水化熱按下式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果保留至1：
式中:
q—水泥試樣在某一水化齡期放出的水化熱，單位為焦耳每克(J/g)；
q1—未水化水泥試樣的溶解熱，單位為焦耳每克(J/g)；
q2—水化水泥試樣在某一水化齡期的溶解熱，單位為焦耳每(J/g)；
ta’—未水化水泥試樣溶解期第一次測讀數(shù)加貝氏溫度計(jì)0℃時(shí)相應(yīng)的攝氏溫度，單位為攝氏度(℃)；
0.4—溶解熱的負(fù)溫比熱容，單位為焦耳每克攝氏度[J/(g·℃)]。
注意事項(xiàng)
?、貱O2與水泥作用的影響：本試驗(yàn)造成誤差的最大因素在于水化的水泥樣品處理過程中吸收了CO2，使部分水化的水泥試樣溶解熱降低，導(dǎo)致水化熱結(jié)果偏高。
?、跓Я康挠绊?/span>
?、蹆x器熱容量的影響
④測讀溫度數(shù)的誤差
?、菟嚇佑昧?/span>
⑥室溫的影響
?、咚冶鹊挠绊?/span>
