1.6.2 Процедура
Відмірюють кількість суміші кислот (4.1) за масою або за об'ємом з похибкою ± 0,2 % так, щоб рівень рідини був приблизно на 2 см нижче за пробку калориметра. Наливають суміш кислот у колбу. Безпосередньо перед визначенням теплової потужності, випалюють цинк оксиду (950±25) °С протягом не більше 5 хв і охолоджують в ексикаторі до кімнатної температури. Кількість цинк оксиду, який буде використовуватися, зважується з похибкою зважування не більше ніж ± 0,000 1 г і визначається за формулою:
Здійснюють процедуру так:
а) Підготовчий період
Розмішують суміш кислот протягом 40-50 хв.
б) Попередній період
Коли швидкість підвищення температури стає постійною, включають секундомір (5.7) і записують початкову температуру T-15.
в) Уведення зразка
Через 15 хв записують температуру T0 і відразу ж уводять зразок цинк оксиду в суміш кислот протягом не більше 1 хв.
г) Період розчинення
Розмішують суміш протягом 30 хв, після чого можна вважати, що зразок повністю розчинився, а потім записують температуру T30. Записують температуру навколишнього середовища Tа. Якщо різниця між Tа і T30 складає менше 0,5 °С, необхідно повторити випробування.
д) Остаточний період
Записують остаточну температуру T45 через 15 хв. У цілях зниження помилок показників, визначають температури T-15, T30 і T45 як середнє значення з п'яти різних показників, записаних з інтервалом 1 хв у період від 2 хв до і 2 хв після встановленого часу Ti (тобто Ti-2, Тi-1, Ti, Ti+1,Ti+2). Значення T0 визначають шляхом екстраполяції залежності температури від часу в період з T-4 до T-1. Якщо екстрапольоване значення відрізняється від T0 більше ніж на ± 0,002 °С, то необхідно замінити T0 на екстрапольоване значення. Якщо на кінчику лійки або пробці виявляються сліди цинк оксиду при відкритті калориметра, повторити калібрування.
Примітка. Починати знімати показники температури, таким чином, необхідно за 17 хв до введення зразка цинк оксиду та останній запис здійснити через 47 хв після його введення. Загальна тривалість калібрування складає 64 хв.
Обчислюють теплоємність С з точністю до сотих, а коефіцієнт теплопередачі К з точністю до чотирьох знаків після коми, як середнє значення п'яти калібрувань калориметра. Якщо K не менше 0,06 К за 15 хв при різниці температур, то калориметр не відповідає вимогам (1.5.1, а)
Примітка. Калібрувальні характеристики повинні повторно визначатися, якщо:
- термометр був перекалібрований;
- були замінені термометр, мішалка або колба;
- оператор вважає, що це необхідно.
1.7.1 Теплота розчинення негідратованого цементу
1.7.1.1 Процедура
1.7.1.1.1 Загальні відомості
Використовують суміш кислот того ж складу, кількості і початкової температури, яка застосовувалася для калібрування калориметра (1.6.2). Маса зразка визначається за формулою і зважується з похибкою зважування не більше ніж ± 0,000 1 г:
Після попереднього перемішування суміші кислот (1.6.2, а) дотримуються процедури 1.7.1.1.2, яку застосовують для всіх цементів і гідравлічних в'яжучих речовин, або 1.7.1.1.3, яка застосовується лише для портландцементів.
1.7.1.1.2 Процедура, яка застосовується для всіх цементів та гідравлічних в'яжучих.
Записують температуру T-15 і включають секундомір. Записують температуру Т0 через 15 хв і відразу ж засипають зразок протягом не більше 1 хв. Через 30 хв після розчинення записують температуру T30.
Подальше визначення температури відбувається також як у 1.6.2, щоб уникнути помилок при зчитуванні.
1.7.1.1.3 Портландцемент (СЕМ І відповідно до EN 197-1:2000)
Записують температуру T0, включають секундомір і відразу ж засипають зразок протягом не більше 1 хв. Після розчинення через 30 хв записують температуру T30. Через 15 хв записують температуру Т45.
Подальше визначення температури відбувається також як у 1.6.2, щоб уникнути помилок при зчитуванні.
1.7.1.2 Розрахунок
1.7.1.2.1 Коригування підвищення температури
На основі показань температури, отриманих відповідно до 1.7.1.1.2 або 1.7.1.1.3, розраховують за формулами:
а) Усі цементи та гідравлічні в'яжучі:
Примітка. Останній доданок у формулі було введено, щоб відкоректувати значення теплоти розчинення для будь-якого відхилення від нормальної температури 20 °С.
1.7.1.3 Представлення результатів
Теплота розчинення цементу Qa подається, як середнє з двох вимірювань, виражене з точністю до одного знака після коми. Якщо різниця між двома вимірюваннями більше 14 Дж/г проводять третє випробування. При відхиленні будь-якого результату від середнього з цих трьох значень більше ніж на ±7 Дж/г він виключається. Якщо результат буде виключений, обчислюють середнє з двох значень, що залишилися.
Примітка. Стандартний відхил повторюваності для вимірювання теплоти розчинення цементу складає 5 Дж/г. Таким чином, результати двох правильно проведених випробувань одним і тим же оператором на зразках одного й того ж цементу не повинні відрізнятися один від одного більше ніж на 14 Дж/г.
1.7.2 Теплота розчинення гідратованого цементу
1.7.2.1 Процедура
Витягують зразок гідратованого цементу (1.4.4) з посудини і подрібнюють так, що б увесь зразок проходив через сито з розмірами вічка 600 мкм (1.5.6). Коли подрібнення виробляють за допомогою швидкісного млина час подрібнення складає (45±15) с. Після цього необхідно скоротити (не більше 15 хв) контакт з повітрям і уникнути поглинання вуглець діоксиду. Окрім цього проведення випробування може здійснюватися в атмосфері азоту у вакуумованій посудині.
Зразок поміщають у герметичний контейнер і гомогенізують шляхом струшування вручну або механічно. Зважують три зразки з того ж складу, необхідних для оцінки зв'язаної води при корекції аналізів калориметричних випробувань, у швидкій послідовності, щоб уникнути втрати води або поглинання вуглець діоксиду. Кількість гідратованих зразків, що використовуються для визначення теплоти розчинення на 40 % більше ніж для дослідження негідратованого зразка. Зважують гідратований зразок з похибкою зважування не більше ніж ± 0,0001 г. Калориметричні дослідження проводять так само як для негідратованого цементу (1.7.1.1).
Починати визначення теплоти розчинення наступного разу необхідно відповідно до ступеня гідратації:
а) ± 30 хв для гідратації у віці менше трьох днів;
Примітка. У разі невідповідності часу при використанні одного калориметра необхідно використовувати зразок гідратованого цементу, узятий з двох окремих сумішей, зроблених у різний час.
б) ± 1 год для гідратації у віці три дні та більше і менше ніж за сім днів;
в) ± 2 год для гідратації у віці сім днів та більше.
1.7.2.2 Поправка на кількість зв'язаної води
Кількість зв'язаної води (відношення маси гідратованого зразка до маси негідратованого зразка) визначають шляхом випалення частини одного і того ж зразка негідратованого і гідратованого цементу з посудини, яка використовується для калориметричного визначення. Зважують два зразки по 2 г з похибкою зважування не більше ніж ±0,0001 г. Випалюють зразки за допомогою платинових тиглів за (950±25) °С протягом 1 год, потім охолоджують в ексикаторі до температури наЗвокдочлиийшнього середовища і зважують.
Максимальне відхилення між цими двома визначеннями зміни маси при прожарюванні цементу та або гідратованого цементу mh не має бути більше 0,1 %.
Примітка 1. Альтернативні експериментальні методи, такі як термогравіметрія або автоматичний аналізатор води і вуглець діоксиду може бути використаний для цього визначення.
Примітка 2. Кількість зв'язаної води може бути визначена за змістом кальцій оксиду (СаО) за допомогою хімічного аналізу або рентгенівської флуоресценції, а не за випаленням. Визначення кальцій оксиду вимагає більшої точності, оскільки помилка у вмісті кальцій оксиду впливає на теплоту гідратації в два рази більше в порівнянні з процентною зміною маси за методом випалення.
Примітка 3. Якщо цемент містить окислюваний компонент, то має бути використане визначення вмісту кальцій оксиду.
1.7.2.3 Розрахунок
Обчислюють відкоректоване підвищення температури за формулами (6) і (7) для гідратованого цементу.
Розрахунок теплоти розчинення Qi, в джоулях на грам гідратованого цементу, обчислюють за формулою:
1.7.2.4 Представлення результатів
Теплота розчинення гідратованих зразків Qi представляється як середнє з двох вимірів, виражене з точністю до однієї десятої. Для кожного виміру використовують новий зразок, узятий з різних судин за тих же умов (1.4.4).
Примітка. Точність і допустимі межі результатів визначення теплоти розчинення гідратованого зразка ті самі, що наведені для негідратованого цементу (1.7.1.3).
1.8.1 Розрахунок результатів
Розраховують теплоту гідратації цементу H i, в джоулях на грам при 20°С, а різницю між теплотою розчинення негідратованого і гідратованого цементу отримують відповідно до вимог розділів 1.7.1.2 і 1.7.2.3 за формулою
1.8.2 Представлення результатів
Результат оцінки теплоти гідратації Hh виражається в Джоулях на грам цементу округлений до найближчого цілого числа.
1.8.3 Точність
1.8.3.1 Збіжність результатів
Стандартний відхил збіжності теплоти гідратації складає 8 Дж/г. Тому, два результати проведених випробувань в одній і тій же лабораторії на зразках одного і того ж цементу не повинні відрізнятися один від одного більше ніж на 22 Дж/г.
1.8.3.2 Відтворюваність
Стандартний відхил відтворюваності складає 18 Дж/г. Тому, результати двох проведених випробувань з двох різних лабораторій на зразках одного і того ж цементу не повинні відрізнятися один від одного більше ніж на 50 Дж/г.
Цей європейський стандарт описує метод визначення теплоти гідратації цементу за допомогою напівадіабатичної калориметрії, також відомий як Langavant метод. Метою випробувань є безперервне вимірювання теплоти гідратації цементу протягом перших декількох днів. Теплота гідратації виражається в джоулях на грам цементу.
Цей стандарт поширюється на всі цементи та гідравлічні в'яжучі, незалежно від їх хімічного складу, за винятком швидкотверднучих цементів.
Примітка 1. Альтернативна процедура, яка називається метод розчинення, описана в EN 196-8 або може бути використаний інший метод.
Національний відхилСтандарт доповнено розділом 3, в якому наведений альтернативний метод ізотермічної калориметрії. |
Примітка 2. Було показано, що найкраще співвідношення між цими двома методами отримано через 41 год напівадіабатичним методом (EN 196-9) у порівнянні з сімома добами методом розчинення (EN 196-8).
Наступні документи є обов'язковими при використанні цього документа. Для датованих посилань, застосовують тільки вказане видання. Для посилань зі змінною датою, останнє видання документа, на який посилаються (включаючи будь-які поправки).
EN 196-1 Методи випробування цементів - Частина 1: Визначення міцності EN 573-3:2009 Алюміній та алюмінієві сплави -Хімічний склад і форма кованих виробів -Частина 3: Хімічний склад і форми виробів
Напівадіабатичний метод полягає у введенні зразка свіжоприготованого розчину в калориметр, щоб визначити кількість тепла, що виділяється відповідно до зміни температури. У будь-який момент часу, теплота гідратації цементу дорівнює сумі теплоти, накопиченої в калориметрі і втрати тепла в навколишню атмосферу протягом усього періоду вимірювання.
Підвищення температури розчину порівнюється з температурою інертного зразка в калориметрі. Підвищення температури, в основному, залежить від характеристик цементу і зазвичай становить від 10 К до 50 К.
2.4.1 Калориметр складається з колби з термостатичними стінками запечатаної пробкою і закладеною в жорстку оболонку, яка виступає в якості її корпусу (рисунок 2). Калориметр, ще використовують для проведення вимірювань (2.4.2) має наступну конструкцію і характеристики:
а) Колба-термостат (наприклад, посудина Дьюара) виготовлена з посрібленого боросилікатного скла циліндричної форми з напівсферичним дном. Внутрішні розміри повинні складати приблизно 95 мм у діаметрі та 280 мм у висоту, а зовнішній діаметр близько 420 мм. У нижній частині колби повинен бути розташований гумовий диск діаметром близько 85 мм і товщиною 20 мм в якості підставки для контейнера з пробкою і рівномірного розподілу навантаження на скляну стіну.
б) Жорсткий корпус, що має досить широку основу, повинен забезпечувати хорошу опірність усього пристрою (наприклад, виготовлений з дюралюмінію товщиною 3 мм). Простір 5 мм між колбою і боковими стінками корпусу заповнений повітрям. Для жорсткості конструкції використовують прокладки від 40 мм до 50 мм, зроблені з матеріалу з низькою теплопровідністю (наприклад, пінополістирол). Верхній край колби повинен бути захищений гумовою прокладкою, вище якої має бути розташоване кільце, не менше 5 мм, виготовлене з матеріалу з низькою теплопровідністю, яке кріпиться до корпусу калориметра. Кільце служить для фіксації колби у положенні, що забезпечує герметичність запірного пристрою (пробка).
в) Пробка складається з трьох частин:
