水泥水化热测试方法研究进展与趋势

水泥水化硬化过程中会释放出大量热量,由此产生的热应力是导致混凝土结构中产生裂缝的原因之一。目前,水泥水化热的测试方法主要分为溶解热法、直接法和等温量热法。本文在总结前人关于水泥水化热测试方法研究的基础上,介绍了国内外对水泥水化热测试的最新研究进展。     

水泥水化热测定方法标准修订简介

水泥水化热是中、低热水泥的一项重要技术指标,目前世界上美国、英国、欧洲和日本等大多数国家都采用溶解热法来测定,和直接法相比,该方法在国际上具有更好的通用性。为此,新标准在修订时,将水泥水化热测定方法（溶解热法）和水泥水化热试验方法（直接法）进行整合为一项标准（GB／T12959-2008《水泥水化热测定方法》）,该标准已于2008年8月1日实施。现将标准中修订的主要内容说明如下。     

溶解法测定水泥水化热试验的操作技巧

GB/T12959—1991《水泥水化热测定方法(溶解法)》规定了水泥的水化温度(20±1)℃,以便于测定水泥的恒温水化速度、水化热量尤其是长龄期水泥水化热量。其原理是:依据热化学的盖斯定律,即化学反应     

Excel在水泥水化热试验计算中的应用

我公司在2010年进行了中热水泥生产,水化热试验采用直接法。通过研究摸索,我们将试验过程与结果的复杂计算,利用Microsoft Office Excel办公软件,实现对水泥水化热试验全过程上机计算,形成了基于Excel的水泥水化热计算的软件系统。特别是在温度曲线总面积计算上,我们根据“温度曲线作图法”计算总面积的原理,在Excel里通过先分解再求和的办法来完成,速度快,结果准确度高,可避免作图法人为的误差。计算出每只热量计的常数后,保存在“热量计数据库”中,需用时按编号调用。建立“试验温度数据库”、“热量计数据库”和“水化热试验数据库”,可随时进行数据的查询与对数据库的管理。交互界面上,尽量让操作员感觉直观方便,设置按钮,添加“宏”代码,各功能界面间通过点动按钮切换,复杂的计算过程通过填加公式和编制“宏”代码完成。     

水泥水化热标准样品均匀性和稳定性研究

对水泥水化热标准样品的均匀性和稳定性进行了研究。通过一定的方式混合,采用F检验法进行初次均匀性检验,结果显示混合好的样品均匀性符合要求。通过初次均匀性检验的样品包装密封。随机挑选封装好的样品采用F检验法进行均匀性检验。通过改变不同的储存状态检验其短期稳定性,通过检验不同储存时间的样品检验其长期稳定性。结果表明,标准样品的均匀性和稳定性均符合要求。     

TAMAIR八通道等温量热仪测试条件对水泥水化热影响的试验研究

采用TAMAIR八通道等温量热仪研究了不同称样量、安瓿瓶材质、搅拌方式及参比材料等试验条件对P·O42.5水泥水化反应速率及放热量的影响,以确切评估各因素带来的误差,为正在使用或即将选择TAMAIR法的用户提供选择和相应的数据指导.     

GB/T 12959—2008《水泥水化热测定方法》中两种方法的联合应用

<正>1两种测定方法比较水泥水化热的测定GB/T 12959—2008中有两种试验方法:直接法(代用法,由GB/T2022—1980修编而成)与溶解热法(基准法,由GB/T12959—1991修编而成)。     

谈水泥水化热试验及计算结果准确性

大体积混凝土施工时,工程技术人员往往迫切需要了解水泥水化热的高低,以便采取相应措施,保证混凝土的质量。本文根据G B2022—80《水泥水化热试验方法(直接法)》的要求,介绍试验结果的影响因素以及利用计算机系统快捷计算试验结果的方法,供同行参考。1影响因素试验是在热量计周     

等温传导量热法测定水泥水化热的研究

概述了等温传导量热法（ICC法）测定水泥水化热方法标准的国内外发展现状,明确了ICC法测定水泥水化热的方法原理、试验材料、设备仪器和操作步骤。通过重复性和再现性试验,表明ICC法具有良好的重复性和再现性,其中重复性限为10 J/g,再现性限为18 J/g。通过比对ICC法与溶解热法得出,ICC法和溶解热法测定水泥水化热具有较高的一致性,表明ICC法测定水泥水化热在我国具有良好的适用性。     

水化热调控材料的研究进展

大体积混凝土具有体型厚实、原材料用量大、结构复杂和水化放热多等特点,在应用过程中易出现热裂缝,降低构件的使用性能、安全承载能力、耐久性和服役寿命.水化热调控材料能够降低混凝土内部温度梯度,减少温度应力,从而降低混凝土产生热裂缝的风险.总结了水化热调控材料的种类及其对水化放热的影响,归纳了水化热调控材料的作用机理,探讨了...     

溶解热法测定水泥水化热的探讨

针对测定水泥水化热的溶解热法,通过引入"烧失量",并在温度控制、破型时间、温度计晃动和水化热计算方面提高水泥水化热的测定准确性。试验结果表明:(1)称取三份试样进行灼烧试验,成功的概率更大;(2)烧失量的引入既保证了称样的速度,又实现了试验的精度;(3)利用基准法,单筒溶解热测定仪或双筒溶解热测定仪中的一个筒来测定是可行的。     

纳米SiO_2对硅酸盐水泥水化放热特性的影响

以硅灰为对比,利用微量热仪研究了纳米SiO2对硅酸盐水泥24 h内水化历程、水化放热特性的影响.研究结果表明:掺入纳米SiO2的水泥试样24 h内水化历程也可划分为类似于纯硅酸盐水泥水化的5个阶段;纳米SiO2的掺入,促使诱导期、加速期和减速期的出现提前,缩短了诱导期持续的时间;提高了水化开始时的放热速率,使第二放热峰的出现提前,增大了水化放热量.     

Quantification and analysis of heat hydration of blended cement at different temperature

The study of the hydration kinetics appears as a prerequisite for understanding the physical and mechanical phenomena that control the behavior of cementitious materials. This research is based on monitoring the evolution of the degree of hydration for ordinary cement and those containing 10% of limestone powder, 20% of natural pozzolana or 30% of the blast furnace slag under high temperatures. The results provide a better understanding the effect of cure temperature on the hydration kinetics and understand the contribution of mineral additions on improving the cement properties. A new model proposed gives the satisfaction results for predicting in later age the heat of hydration of cements blended kept under constant temperatures. The latter has a wider appreciation of the results, where it gives correlation coefficients very close of unity. This justifies the reliability of this new model proposed.     

硅酸盐水泥水化热的研究及其进展

硅酸盐水泥水化硬化过程中会释放大量的水化热,由此而产生的温度应力是导致混凝土出现裂缝的一个主要原因,对大体积混凝土的影响更为显著。因此,水泥混凝土水化热的研究长期以来受到国内外水泥和混凝土科学家及建筑工程界的重视。本文在总结前人关于水泥水化热研究方面提出的一些理论计算公式的基础上,综合分析了影响水泥水化热的因素,介绍了国内外关于水泥水化放热模型的最新研究进展以及水泥生产中降低水化热的技术措施。     

多组分水泥基材料的水化放热行为

研究了复掺粉煤灰、矿渣、硅灰的多组分水泥基材料的水化放热行为。研究结果表明,与纯P·O42.5水泥水化放热行为不同的是,多组分水泥基水化体系的诱导期延长,加速期和减速期的出现推迟,并且明显降低各水化阶段的水化放热速率,第2放热峰的出现发生了明显的推迟;温度为303K时,多组分体系的第2放热峰可细化成2个小峰,分别对应于熟料和掺合料的水化;323K下由于温度作用,矿物掺合料和水泥熟料的水化速率差距减小,第2放热峰基本没有明显分化现象;矿物掺合料的种类和掺量对多组分体系水化放热行为有较大影响,尤其是掺加硅灰时,早期水化速率明显增加。     

Effect of silica fume and fly ash on heat of hydration of Portland cement

Results of calorimeter tests on Portland cement-silica fume-fly ash mixtures are presented. Data indicate that silica fume accelerates cement hydration at high water/cementitious ratios and retards hydration at low water/cementitious ratios. On the other hand, fly ash retards cement hydration more significantly at high water/cementitious ratios. When silica fume and fly ash are added together with cement, the reactivity of the silica fume is hampered and the hydration of the cementitious system is significantly retarded.     

水浸泡养护对铝酸钙水泥水化行为影响的研究

为研究水浸泡养护对铝酸钙水泥水化行为的影响,以纯铝酸钙水泥Secar71为研究对象,试验温度为20℃,按水灰质量比0.3将水与铝酸钙水泥混合搅拌均匀,采用TG-DSC、XRD、SEM等方法对比研究了铝酸钙水泥在自然养护与水浸泡养护两种条件下分别养护1、7和15 d的水化行为。结果表明:铝酸钙水泥与水混合后,自然养护条件下,在最初的几分钟内有少量的放热,经过诱导期后有大量的放热,形成了一个"一次水化峰",之后进入稳定期;注水浸泡养护后试样内未水化水泥产生一个较"一次水化峰"低的"二次水化峰",之后水化缓慢;浸泡养护结束后试样内水化产物量与自然养护的相比明显增多,生长发育良好的片状CAH10相和絮状或粒状的三水铝石沿试样孔隙分布,填充气孔,试样结构更加致密。     

Influence of water activity on belite (β-C2S) hydration

The hydration of the two most reactive phases of ordinary Portland cement (OPC), tricalcium silicate (C₃S), and tricalcium aluminate (C₃A) is successfully halted when the activity of water () falls below critical thresholds of 0.70 and 0.45, respectively. It has been established that the reduction in relative humidity (RH) and  suppresses the hydration of all anhydrous phases in OPC, including less explored phases like dicalcium silicate, that is, belite (β-C₂S). However, the degree of suppression, that is, the critical threshold, for β-C₂S, standalone has yet to be established. This study utilizes isothermal microcalorimetry and X-ray diffraction techniques to elucidate the influence of on the hydration of -C₂S suspensions via incremental replacements of water with isopropanol (IPA). Experimentally, this study shows that with increasing IPA replacements, hydration is increasingly suppressed until eventually brought to a halt at a critical threshold of approximately 27.7% IPA on a weight basis (wt.%_IPA). From thermodynamic estimations, the exact critical threshold and solubility product constant of -C₂S () are established as 0.913 and 10^−12.68, respectively. This study enables enhanced understanding of β-C₂S reactivity and provides thermodynamic parameters during the hydration of β-C₂S-containing cementitious systems such as OPC-based and calcium aluminate-based systems.     

Impact of sand and filler materials on the hydration behavior of calcium aluminate cement

In earlier work, we have observed discrepancies relating to the early hydration of calcium aluminate cement (CAC) when comparing data from heat flow calorimetry of CAC paste with results from mortar strength tests using the crushing method. Here, we investigated on this phenomenon and found that the sand which is used as a filler exerts a major influence on CAC hydration resulting in acceleration. Furthermore, in particular fine filler materials such as, for example, microsilica, fine limestone powder, and especially α- and γ-Al₂O₃ also produced a strong hydration accelerating effect which is dependent on their specific surface area. The mechanism underlying the acceleration is that under alkaline conditions their negative surface charge attracts calcium ions as was confirmed via inductively coupled plasma atomic emission measurements. Such a layer generates favourable conditions for the nucleation of CAC hydration products (C-A-H phases). The resulting crystalline hydrates which form on the surface of the filler particles submerged in CAC cement pore solution were visualized via SEM imaging. This way, specifically selected fillers can significantly accelerate CAC hydration and save precious lithium salts which are commonly used to boost the early strength of CAC.     

粉煤灰对高贝利特水泥和混凝土的工作性、强度及水化热的影响

粉煤灰特别是I级灰对高贝利特水泥的流动性有明显改善作用。在常温下，高贝利特水泥胶砂和混凝土强度随粉煤灰掺量增加而下降。但在高温条件（38℃）下，高贝利特水泥在粉煤灰各掺量下，其各龄期强度增幅均超过硅酸盐水泥，28d时掺粉煤灰的高贝利特水泥强度已达到或超过同粉煤灰掺量的硅酸盐水泥。掺I级灰的高贝利特水泥90d强度可与纯高贝利特水泥持平，Ⅱ级灰对高贝利特水泥强度影响较大。粉煤灰可进一步降低高贝利特水泥本已较低的水化热。