水泥遇水后發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)時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、保溫水槽、內(nèi)筒、廣口保溫瓶、貝克曼差示溫度計、攪拌裝置、曲頸玻璃漏斗、直頸裝酸漏斗

　　②天平

　　③高溫爐

　　④恒溫室

　　⑤水泥水化試樣瓶

　　試劑：

　　①氧化鋅：標(biāo)定熱量計熱容量

　　②HF溶液

　　③(2±0.02)mol/L的硝酸溶液

　　實(shí)驗步驟：

　　①標(biāo)定熱量計熱容量C

　　貝氏溫度計或量熱溫度計、保溫瓶及塑料內(nèi)襯、攪拌棒等應(yīng)編號配套使用。使用貝氏溫度計試驗前應(yīng)用量熱溫度計檢查貝氏溫度計零點(diǎn)。如果使用量熱溫度計，可直接測定。

　　在標(biāo)定熱量計熱容量的前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)，插入貝氏溫度計或量熱溫度計，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(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時溫度計的讀數(shù)。

　　熱量計在各時間內(nèi)的熱容量按下式計算，計算結(jié)果保留至0.1。

　　式中:

　　C—熱量計熱容量，單位為焦耳每攝氏度((J/℃)；

　　G0——氧化鋅重量，單位為克(g)；

　　T—氧化鋅加人熱量計時的室溫，單位為攝氏度(℃)；

　　Ta——θa加貝氏溫度計0℃時相應(yīng)的攝氏溫度（如使用量熱溫度計時，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值按下式計算，計算結(jié)果保留至0.001℃：

　　式中:

　　θ—初測期結(jié)束時（即開始加氧化鋅時）的溫度計讀數(shù)，單位為攝氏度(℃)；

　　Θa—溶解期第一次測讀的貝氏溫度計或量熱溫度計的讀數(shù)，單位為攝氏度(℃)；

　　Θb—溶解期結(jié)束時測讀的貝氏溫度計或量熱溫度計的讀數(shù)，單位為攝氏度(℃)；

　　熱量計熱容量應(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，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)整貝氏溫度計時；

　　b)當(dāng)溫度計、保溫瓶、攪拌棒更換或重新涂覆耐酸涂料時；

　　c)當(dāng)新配制的酸液與標(biāo)定熱量計熱容量的酸液濃度變化大于士0.02 mol/L時；

　　d)對試驗結(jié)果有疑問時。

　　②未水化水泥溶解熱的測定

　　A.進(jìn)行準(zhǔn)備工作和初測期試驗，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間，準(zhǔn)時讀記貝氏溫度計讀數(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，應(yīng)重新補(bǔ)做。

　　D.未水化水泥的溶解熱按下式計算，計算結(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—對應(yīng)測讀時間的熱量計熱容量，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時的室溫，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0℃時相應(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值按下式計算，計算結(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，應(yīng)進(jìn)行第三次試驗，其結(jié)果與前試驗中一次結(jié)果相差小于10.0 J/g時，取其平均值作為測定結(jié)果，否則應(yīng)重做試驗。

　　③部分水泥溶解熱的測定

　　A.在測定未水化水泥試樣溶解熱的同時，制備部分水化水泥試樣。測定兩個齡期水化熱時，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，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。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間應(yīng)不大于10min。

　　D.讀出初測期結(jié)束時的溫度后，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間，準(zhǔn)時讀記貝氏溫度計或量熱溫度計讀數(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算，計算結(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—對應(yīng)測讀時間的熱量計熱容量，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時的室溫，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0℃時相應(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0℃時相應(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)果計算

　　水泥在某一水化齡期前放出的水化熱按下式計算，計算結(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0℃時相應(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

　　①CO2與水泥作用的影響：本試驗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。

　　②燒失量的影響

　　③儀器熱容量的影響

　　④測讀溫度數(shù)的誤差

　　⑤水化試樣用量

　　⑥室溫的影響

　　⑦水灰比的影響