1、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05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65厘米。(3)长尾温度计:050,刻度精确至01。2恒温水槽水槽容积可根据安放热量计的数量及温度易
2、于控制的原则而定,水槽内水的温度应准确控制在2001,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01。(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
3、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 g1C0.20.450.2g20.095g30.79g40.4g52 20.46V 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0095);g3铜截锥形圆筒重,克(如用白铁皮制时系数改为0
4、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(046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8试验前热量计各部件和试验用品应预先在202下恒温24小时,首先在截锥形圆筒上面,盖一块16x16厘米,中心带有圆孔的塑料薄膜,边缘向下折,用橡皮筋箍紧,移人热量计中,用漏斗向圆筒内注入550毫升温度约45的温水,然后用备好的插有温度计(带有玻璃或铜套管)的软木塞盖紧。在保温瓶与软木塞之间用蜡或胶泥密封以防止渗水,然后将热量计垂直固定于恒温水槽内进行试验。9恒温水槽内的水温应始终保持200l,试验开始经6小时
5、测定第一次温度T1(一般为35左右),经44小时后测定第二次温度T2(一般为21左右)。10热量计散热常数的计算热量计散热常数K按下式计算注:lgT1lgT2K(CW)0.434t式中:K散热常数,卡小时。;W水量(或热当量,卡),克;C热量计的平均热容量,卡;T1试验开始6小时后热量计与恒温水槽的温度差,;T2试验经过44小时后热量计与恒温水槽的温度差,;t自T1至T2时所经过的时间,小时。注:此公式是根据测定过程中,热量计散失的热量Q与该测定过程中的平均温度差T和时间间隔t成正比推算,其比例常散为散热常数K。QKTt Q KTt式中:Q(CW)(T1T2)T1T2TT1lnT2热量计散热常
6、数应测定两次,取其平均值。两次相差应小于1卡小时。热量计散热常数K应小于40卡小时,热量计每年必须重行测定散热常。五、水泥胶砂水化热的测定11为了保证热量计温度均匀,采用胶砂进行试验。砂子采用GB17877水泥强度试验用标准砂中规定的平谭标准砂,水泥与砂子配比根据水泥品种与标号选定,配比的选择宜参照表1;胶砂在试验过程中,温度最高值应在3038范围内(即比恒温水槽的温度高1018)。试验中胶砂温度的最大上升值小于10或大于18,则须改变配比,重新进行试验。表1水泥与砂子配比水泥品种325号425号 525号以上硅酸盐大坝水泥、普通硅酸盐大坝水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥1:2.
7、0 1:2.5 1:3.0矿渣大坝水泥、粉煤灰大坝水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸 1:1.0 1:1.5 1:2.0盐水泥12胶砂的加水量:以水泥净浆的标准稠度()加系数B()作为水泥用水量()。B值根据胶砂配比而不同,见表2。胶砂的加水量为胶砂配比中水泥的重量乘以水泥用水量()。表2胶砂配比 1:1.0 1:1.5 1:2.0 1:2.5 1:3.0 1:3.5B00.51.03.05.0 6.013试验前,水泥、砂子、水待等材料和热量计各部件应预先在202下恒温。试验时,水泥与砂子干混合物总重量为800克,按选择的胶砂配比,计算水泥与标准砂用量分别称量后,倒入拌合锅内
8、干拌1分钟,移入已用湿布擦过的拌合锅内,按表2规定的胶砂加水量加水。湿拌3分钟后,迅速将胶砂装入内壁已衬有牛皮纸衬的截锥形圆筒内,粘在锅和勺上的胶砂,用小块棉花擦净,一起放入截锥形圆筒中,并在胶砂中心钻一个深约12厘米的孔,放入玻璃管或铜管以备插入温度计。然后盖上中心带有圆孔的塑料薄膜,用橡皮筋捆紧,将其置于热量计中,用插有温度计的软木塞盖紧。从加水时间起至软木塞盖紧应在5分钟内完成,至7分钟时(自加水时间算起),记录初始温度t及时间。然后在软木塞与热量计接缝之间封蜡或胶泥,封好后即将热量计放于恒温水槽中加以固定。水槽内高出水面应高出软木塞顶面2厘米。注:牛皮纸衬的热容量可忽略不计。14热量计
9、放入恒温水槽后,在温度上升过程中,应每小时记录一次;在温度下降过程中,改为每2小时记录一次,温度继续下降或变化不大时改为4小时或8小时记录一次。试验进行到七昼夜为止。六、试验结果的计算15根据所记录各时间与水泥胶砂的对应温度,以时间为横坐标(1厘米5小时),温度为纵坐标(1厘米1)在坐标纸上作图。并画出20水槽温度恒温线。恒温线与胶砂温度曲线间总面积(恒温线上的面积为正面积,恒温线以下的面积为负面积)F0x(小时)可按下列计算方法求得。(1)用求积仪求得。(2)把恒温线与胶砂温度曲线间的面积按几何形状划分较小的三角形、抛物线、梯形面积F1、F2、F3(小时)等,分别计算,然后将其相加,因为1平
10、方厘米等于5小时,所以总面积乘5即得F0x(小时)。(3)近似矩形法:参照图,以每5小时(1厘米)作为一个计算单位,并作为矩形的宽度。矩形的长度(温度值)是通过面积补偿确定。如图所示,在补偿的面积中间选一点,这一点如能使一个计算单位的画实线面积与空白面积相等,那么这一点的高度便可作为矩形的长度,然后与宽度相乘即得矩形面积。将每一个矩形面积相加,再乘以5即得F0x(小时)的数值(4)用电子仪器自动记录和计算。(5)其他方法16根据水泥与砂子重量、水量及热量计平均热容量C,按下式计算装水泥胶砂后热量计的热容量Cp(卡)。Cp(0.2水泥重)(0.2砂重)1.0水重C 17在定龄期X时,水泥水化放出
11、的总热量为热量计中积蓄热量和散失热量的总和Qx(卡),按下式求得:QxCp(txt0)KF0x 式中:Cp装水泥胶砂后热量计的热容量,卡;tx水泥胶砂在龄期为x小时的温度,;t0水泥胶砂的初始温度,;K热量计的散热常数,卡小时;F0x2在0x小时间恒温水槽温度直线与胶砂温度曲线间的面积,小时。18在一定龄期时水泥水化热q,(卡克),按下式计算:Qx qxG 式中:Qx龄期为x时,水泥放出的总热量,卡;G试验用水泥重量,克。19水泥水化热试验结果必须采取两次试验的平均值并取整数,两次结果相差应小于3卡克。附录7天水化热的推算法1根据热量计内水泥胶砂温升曲线3天末的高度h及按水泥品种选用的经验常数
12、A,代入下式F37(推算)Ah 求得F37(推算):式中:F38(推算)为推算的37天龄期恒温水槽等温线与胶砂温度曲线间的面积,小时;h水泥胶砂温升曲线3天末的高度,;A常数,是根据大量的不同品种水泥水化热试验结果,分别统计整理的,其数值见下表。2将F37(推算)及按水泥品种选用的7天末温度经验值Ty代入下式求得37天龄期推算的水泥水化热q37(推算)。Cp(TyT3)KF37(推算)qG 式中:Ty是根据大量水泥水化热试验实测结果,按水泥品种分别统计整理的水泥胶砂7天末温度的数值,见下表;T3为实测水泥胶砂水化3天未温度值,;Cp、K、G同标准正文。常数A及7天末温度Ty的统计值注水泥品种 A Ty硅酸盐水泥、硅酸盐大坝水泥 55 20.4矿渣硅酸盐水泥、矿渣大坝水泥 57 20.6注:表内A及Ty值可根据生产厂统计结果进行修正。37天水化热结果由下式求得:q7(堆算)q3(实测)q37(推算)式中:q3(实测)按标准法实际测得的水泥3天龄期水化热,卡克。
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