直接法水泥水化熱測試方法
一、產品簡介：
水泥水化熱是水泥與水發生化學反應過程中釋放出的熱量，這一特性對混凝土工程的質量和性能有著至關重要的影響。在大體積混凝土結構中，如大壩、大型基礎等，水化熱的積聚可能導致混凝土內部溫度急劇上升，進而產生溫度應力，當溫度應力超過混凝土的抗拉強度時，就會引發裂縫，嚴重損害混凝土結構的耐久性、整體性與安全性。
準確測定水泥水化熱，有助于優化混凝土配合比設計，通過合理選用水泥品種與摻合料，有效控制水化熱的產生與釋放速率，從而減少溫度裂縫的形成風險，提高混凝土結構的質量和使用壽命。
二、測試方法選擇
水泥水化熱測試主要有直接法和間接法。直接法如溶解熱法，通過測量水泥水化過程中產生的熱量使體系溫度升高，再根據熱量與溫度變化的關系計算水化熱。間接法如絕熱法，是在絕熱條件下測量水泥水化過程中的溫度上升情況來推算水化熱。本方案推薦采用溶解熱法，其具有較高的準確性和可靠性，測試結果較為穩定。
三、測試儀器及設備
1. 熱量計：選用高精度的熱量計，具備良好的保溫性能和溫度測量精度，能夠精確測量微小的溫度變化。例如，可采用具備自動溫度補償功能的熱量計，測量精度可達到±0.001℃。
2. 恒溫水浴：用于控制實驗環境溫度，溫度波動范圍應控制在±0.1℃以內，確保實驗過程中熱量計外部環境溫度穩定。
3. 天平：精確稱量水泥、水及其他試劑的質量，精度需達到 0.0001g，以保證原材料用量的準確性。
四、測試步驟
1. 準備工作
校準熱量計，確保其測量準確性。
將水泥樣品在 105℃±5℃下烘干至恒重，然后置于干燥器中冷卻至室溫。
準備好實驗用水，一般采用去離子水，水溫應與恒溫水浴溫度一致。
2. 樣品制備
按照預定的水灰比準確稱取水泥和水。例如，常見的水灰比可設定為 0.4 等，將稱好的水泥放入熱量計的反應容器中。
3. 測試過程
將預先恒溫的水注入熱量計反應容器中，迅速啟動熱量計開始記錄溫度變化。
在水化反應初期，每隔 1 分鐘記錄一次溫度數據；隨著反應進行，可適當延長記錄時間間隔，如每 5 分鐘記錄一次。
持續測試直至水化熱釋放基本穩定，一般測試時間可根據水泥品種和實驗要求確定，通常為 7 天或 28 天等。
五、數據處理與分析
1. 根據熱量計記錄的溫度數據，利用相關公式計算水泥水化熱。例如，通過測量反應前后體系的溫度變化、熱量計的熱容量以及樣品質量等參數，按照溶解熱法的計算公式得出水化熱數值。
2. 繪制水化熱釋放曲線，以時間為橫坐標，水化熱為縱坐標，直觀展示水泥水化熱隨時間的變化規律。通過分析曲線的峰值、斜率等特征，評估水泥的水化特性，如水化速率、水化放熱總量等。
水泥水化熱試驗結果表
水泥摻量（%） | 水泥水化熱值(kJ/kg) | 絕熱溫升（℃） |
100 | 3d:250 7d:271 28d:334 | 3d:40.7 |
此表展示了水泥在不同齡期的水化熱值及對應的絕熱溫升，可看出隨著齡期增長，水化熱值與絕熱溫升逐漸增大。
各品種水泥測讀溫度的時間規定表
水泥品種 | 距初測期溫度的相隔時間(min) |
|
| a | b |
硅酸鹽水泥 | 20 | 40 |
中熱硅酸鹽水泥 | 40 | 60 |
低熱硅酸鹽水泥 | 40 | 60 |
普通硅酸鹽水泥 | 40 | 60 |
礦渣硅酸鹽水泥 | 40 | 60 |
低熱礦渣硅酸鹽水泥 | 60 | 90 |
火山灰硅酸鹽水泥 | 60 | 90 |
粉煤灰硅酸鹽水泥 | 80 | 120 |
該表規定了不同品種水泥在進行水化熱測定時，測讀溫度的時間間隔，為試驗操作提供了標準依據 。
低熱水泥水化熱值表
齡期 | 水化熱值（KJ/Kg） |
3天 | ≤230 |
7天 | ≤260 |
28天 | ≤310 |
此表明確了強度等級42.5的低熱水泥在3天、7天、28天的水化熱值上限，可據此判斷低熱水泥是否符合相應標準。
