LWS－水泥水化熱測試方法的分析研究

高 溥 賀 弘

陜西省產品質量監督檢驗研究院 陜西 西安 710048

伴隨著建筑工程項目施工實踐經驗的持續積累,以及相關研究工作的持續深入,廣大從業者逐步認識和理解了溫度應力因素是誘導大體積混凝土建筑結構發生裂縫問題的首要原因[1]。水泥在水化過程中,通常會釋放出較多的水化熱,且由于其在大體積混凝土建筑結構之中不易對外散發,通常會誘導混凝土建筑結構內部的溫度參數持續提升,同時由于混凝土建筑結構表面組成部分的散熱速度較快,客觀上會誘導混凝土建筑結構的內部和外部之間形成較大的溫度差,繼而逐步誘導混凝土建筑結構發生較大規模的溫度變形現象[2]。對于大體積混凝土建筑結構而言,內部混凝土在發生熱脹變形現象過程中會產生壓力,外部混凝土在發生冷縮變形現象過程中會產生拉應力,由于混凝土建筑結構在其形成的早期階段抗拉強度處于較低水平,在混凝土建筑結構內部實際形成的拉應力強度超出混凝土建筑結構實際具備的抗拉強度承受范圍條件下,通常會誘導混凝土建筑結構之中出現一定數量的裂縫現象[3],且這一過程中出現的裂縫現象通常都具備較大深度,通常認為在大體積混凝土中摻入一定量的粉煤灰是減少水化熱從而避免溫度裂縫的有效措施[4]。在混凝土建筑結構防裂實驗研究工作的具體開展過程中,水泥實際具備的水化熱技術參數,是開展溫控計算工作過程中應當關注和考量的重要技術參數之一,切實做好對水泥水化熱技術參數的測定工作,對于支持和確保大體積混凝土建筑結構在實際施工建設過程中順利獲取和實現最優化的施工質量控制目標具備重要意義。

一、水泥水化熱測試的基本原理

(1)直接測量法。該種測量技術方法的主要原理,是在熱量計周圍的溫度參數水平維持穩定不變狀態條件下,直接測定分析熱量計內部水泥膠砂物質的溫度參數變化,通過計算確定熱量計內部積蓄和對外釋放的熱量總和,具體分析揭示建筑施工應用材料水泥所具備的技術參數水平。

(2)溶解熱測量法。遵照熱化學蓋斯定律中闡釋的相關理論,化學反應過程中釋放的熱效應現象,僅與化學反應的初始狀態和終極狀態相關,與化學反應實際經歷的復雜化過程無關。溶解熱測量技術方法的主要原理,是在熱量計儀器所處周邊環境的溫度參數維持穩定不變狀態條件下,運用未經水化處理的水泥,以及已經經由水化處理的一定齡期的水泥在具備一定濃度水平的標準酸溶液開展溶解處理,以實際測定獲取的溶解熱參數差值,視為被測水泥材料在特定齡期之內實際釋放的水化熱。

(3)TAM AIR測量法。等溫量熱儀設備測量池的周圍區域屬于一種典型的長期維持在恒溫技術狀態之中的散熱技術裝置。水泥漿樣品在被放入測量池內部之后,因發生水化反應過程通常會產生一定表現程度的熱效應,繼而誘導自身實際所處的溫度參數水平發生顯著改變,被測樣品與散熱片技術組件之間通常會出現一定程度的溫度差,繼而誘導熱量逐漸從被測樣品流向散熱片技術組件,且實際具備的溫度差值大小,通常與熱量流動過程中實際具備的速率參數之間存在正比例相關關系。具備較高水平技術靈敏度的熱電技術元件通常分布在反應容器的周圍區域;其主要技術作用,在于能夠清晰準確地測定和揭示被測樣品物質與外界環境之間的溫度參數差值,并且將這種實際測定獲取的溫度參數差值對應性地轉化處理成電壓參數,最后經由放大處理后對外輸出。如果被測水泥施工材料的水化反應過程已經停止,則其通常會與外界環境之間維持相同水平的溫度參數,不會再繼續發生熱效應輸出過程,此時熱電技術元件之中實際產生的電壓參數為0。

二、水泥水化熱常見測量方法的優缺點分析

直接測量法的主要技術優點,是即時且準確地記錄熱量計中承載的水泥膠砂物質的溫度參數值數據,其在測量技術活動開展過程中實際采集獲取的數據數量較多。直接測量法在應用過程中的主要技術缺點,在于其測量技術操作環節開展過程中的前期準備過程較為復雜,未能充分關注和考量水泥施工材料在發生水化反應過程中所產生的溫度效應,因而對于同一種類的水泥施工材料而言,在運用不同試驗技術設備,經由不同的試驗技術操作人員開展測量技術活動過程中,其實際獲取試驗數據結果之間通常會存在著顯著且鮮明的相互差異特征,其試驗數據誤差的發生程度極易超越技術規程要求的±10.00J/g,給實際獲取的試驗數據結果質量水平造成極其顯著且鮮明的不良影響。

與直接測量法相比較,溶解熱測量法在運用過程中的主要技術優勢,在于其在開展水化熱參數測量技術活動過程中消耗的時間相對短暫,需要技術操作人員參與完成的技術工作量相對較小,在省時省力技術條件下,能夠將測量獲取數據結果的誤差發生程度嚴格控制在±10.00J/g范圍之內。溶解熱測量法的主要技術缺點[5],在于其不適合測定水泥施工材料在24 h時間段內所釋放的水化值,因為在這一時間區段之內,水泥建筑材料實際獲取的水化程度通常缺乏充分性,其內部實際含有的自由水物質形態數量較多,在試驗技術環節開展過程中,水泥施工材料在被磨細之后極易在潮濕環境中結團,容易在試驗儀器設備之上發生黏附現象,繼而誘導實際測定獲取的技術參數結果中存在較大誤差。

而與溶解熱測量法相對照,TAM AIR 測量法在實際運用過程中,能夠完整且有效地描述和揭示水泥漿體的完整水化過程,具備獲取充分規范性和準確性的測量數據結果。

結束語

水化熱參數是衡量水泥施工材料技術性能表現狀態的代表性參數之一,選擇適當技術方法做好針對水泥水化熱參數的測定分析工作,對于保障建筑工程施工企業科學評價水泥施工材料的技術性能表現狀態,合理選擇確定實際施工活動開展過程中運用的水泥材料供應廠家,支持和確保實際施工活動開展過程中順利獲取和實現最優化的質量控制效果具備重要意義。