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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＋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

        8．试验前热量计各部件和试验用品应预先在20±2℃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20±0．l℃，试验开始经6小时测定第一次温度

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：

                                  lgδT1－lgδT2

                     K＝（C＋W）─────────

                                     0.434δt

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／℃；

   δT1──试验开始6小时后热量计与恒温水槽的温度差，℃；

   δT2──试验经过44小时后热量计与恒温水槽的温度差，℃；

    δt──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δT

    和时间间隔δt成正比推算，其比例常散为散热常数K。

                      Q＝K·δT·δt

                             Q       

                      K＝─────

                          δT·δt

        式中：Q＝（C＋W）（T1－T2）

                           δT1－δT2       

                     δT＝───────             

                                δT1

                             ln───

                                δT2

    热量计散热常数应测定两次，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GB178－77《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30－38℃范围内（即比恒温水槽的

温度高10－18℃）。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

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 │ 1：3.5

─────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────

      B    │   0    │ 0.5   │   1.0 │ 3.0   │ 5.0   │   6.0

━━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━━

    13．试验前，水泥、砂子、水待等材料和热量计各部件均应预先在20±2℃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）ΣF0￣x（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平方厘米等于

5小时·℃，所以总面积乘5即得ΣF0￣x（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ΣF0￣x（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：

                 Qx＝Cp（tx－t0）＋K·ΣF0￣x

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·℃；

ΣF0￣x2──在0～x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

                  qx＝───

                         G

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

A，代入下式

                   ΣF3￣7（推算）＝A·h

求得ΣF3￣7（推算）：

式中：ΣF3￣8（推算）──为推算的3－7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ΣF3￣7（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

3～7天龄期推算的水泥水化热q3－7（推算）。

                      Cp（Ty－T3）＋K·ΣF3￣7（推算）

                 q＝──────────────────

                                    G

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
注：表内A及Ty值可根据生产厂统计结果进行修正。

    3．7天水化热结果由下式求得：

                 q7（堆算）＝q3（实测）＋q3￣7（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。