нижня частина, яка вставляється в колбу і служить для забезпечення максимального запобігання втрати тепла в навколишнє середовище, повинна бути циліндрової форми, з діаметром, що дорівнює внутрішньому діаметру колби і товщиною близько 50 мм. Вона повинна бути виготовлена з пінополістиролу (приблизно клас 20 кг/м3) або іншого матеріалу з аналогічними тепловими характеристиками, її основа може бути захищена шаром пластику (наприклад, поліметилметакрилату), товщиною близько 2 мм;
центральна частина, яка служить для забезпечення герметичності калориметра, повинна складатися з поролонового диска діаметром 120 мм;
3) верхня частина, яка призначена для забезпечення правильного і рівномірного розташування пробки в посудині Дьюара, складається з жорсткого корпусу, що включає пристрій оснащений замком таким чином, щоб стиснути поролон у центральній частині для забезпечення обтиснення пробки.
г) Характеристики, що треба враховувати
Коефіцієнт загальної втрати тепла з калориметра не повинен перевищувати 100 Дж/год·К при підвищенні температури на 20 К. Ця величина поряд з теплоємністю визначається відповідно до процедури калібрування, що наведена в додатку (НА.3.1).
Міжповірочний контроль необхідно проводити:
принаймні один раз на чотири роки або після 200 вимірювань;
щоразу, коли відбуваються заміни частин калориметра або ізоляційних компонентів.
Для того щоб не порушити ізоляцію калориметра, температура розчину, що випробовується, не повинна перевищувати 75 ° С.
2.4.2 Другий калориметр має ту ж конструкцію і характеристики, як описаний калориметр (2.4.1).
У ньому міститься розчин, що тверднув протягом не менше 12 місяців (вважається інертним).
Примітка. Якщо інертний зразок не можна помістити в алюмінієвий циліндр тієї ж теплоємності, як і колба калориметра, то можна використовувати зразок з розчином.
2.4.3 Платиновий термометр опору для калориметра із зразком і калориметра порівняння повинен мати мінімальний діапазон від 19 ° С до 75 ° С.
Якщо провідники електричного опору (дроти термометра) виготовлені з міді, вони повинні мати площу перерізу не більше 0,25 мм2 у тій частині, яка проходить через пробку. Якщо вони виготовлені з іншого металу загальний тепловий опір на сантиметр провідника повинен бути більше 0,10 К·мВт-1 (тепловий еквівалент опору відповідний мідному дроту з перерізом 0,25 мм2 і довжиною 1 см).
Теплоємність термометра не повинна перевищувати 3 мВт. Не слід застосовувати постійний струм живлення, який є складовою потужності, якщо теплова потужність перевищує 0,2 мВт. Бажано забезпечити однакову точність загального вимірювання температури і записуючого обладнання.
Температура зразка вимірюється з точністю ± 0,3 °С.
Загальна площа перерізу провідників калориметра разом з калібрувальними повинна бути не більше 0,80 мм2 (чотири дроти діаметром 0,5 мм), але такою, щоб коефіцієнт тепловтрат калориметра становив менше 100 Дж/год·К при підвищенні температури на 20 К (А.3.1.1).
Захисна оболонка провідників повинна бути виготовлена з матеріалу з низькою теплопровідністю.
2.4.4 Контейнер для розчину являє собою циліндричний корпус, забезпечений кришкою, з об'ємом близько 800 см3 і призначений для розміщення в ньому зразка розчину в процесі вимірювання.
Контейнер для розчину повинен бути непроникний для парів води. Це перевіряється шляхом зважування контейнера з розчином до і після кожного випробування (2.5.2.3). Контейнер повинен бути виготовлений з жерсті з номінальною товщиною 0,3 мм діаметром близько 80 мм і висотою близько 165 мм. Його висота має забезпечувати наявність повітряного простору близько 10 мм між верхньою частиною контейнера з розчином і пробки.
У центрі кришки контейнера повинна бути обладнана кишеня для термометра у вигляді циліндричної труби, закритої знизу. Внутрішній діаметр кишені повинен бути трохи більше ніж термометр. Його довжина повинна бути від 100 мм до 120 мм і його кінець повинен знаходитися на рівні центра зразка.
Апаратура для реєстрації сигналу термометра повинна забезпечувати можливість одночасного вимірювання температури від обох калориметрів.
Обладнання для змішування розчину відповідає EN 196-1.
2.5.1 Лабораторія
У лабораторії, де змішують розчин, повинна підтримуватися температура (20±2) °С.
У кімнаті, де проводяться випробування, повинна підтримуватися температура (20,0±1,0) °С. Температура проведення вимірювань повинна відповідати температурі навколишнього середовища і змінюватися в ході випробувань у межах ±0,5°С. Відстань між кожним з калориметрів повинна бути близько 120 мм. Швидкість вентиляції повітря навколо калориметрів повинна бути не менше 0,5 м/с.
Коли проводяться кілька вимірів одночасно, то може бути використаний один еталонний (з інертним зразком) калориметр на кожні шість калориметрів з досліджуваними розчинами; при гексагональному розміщенні калориметрів еталонний калориметр повинен бути розташований в центрі.
2.5.2 Процедура
2.5.2.1 Склад розчину
Склад розчину повинен бути підібраний відповідно до EN 196-1 та зразки повинні мати загальну масу (1575±1) г. Кожна партія розчину для змішування складається з (360,0±0,5) г цементу; (1080±1) г піску на основі вибірки за CEN стандартного піску відповідно до вимог EN 196-1; (180,0±0,5) г дистильованої або демінералізованої води.
Примітка. Оскільки в будь-якому випадку присутні втрати при перемішуванні, кількість розчину для змішування має бути трохи більше ніж 1 575 г, при дотриманні пропорції за масою різних компонентів.
2.5.2.2 Змішування
Цемент, вода, пісок, будівельний розчин, змішувач і інші матеріали та інструменти, що вступають у контакт з розчином, повинні зберігатися в приміщенні для вимірювань.
У працюючий змішувач насипати пісок, потім цемент; гомогенізувати суміш піску та цементу протягом 30 с при низькій швидкості; влити воду, записати час, і перемішувати при низькій швидкості 60 с; установити змішувач на високу швидкість і перемішувати ще протягом 60 с.
Примітка. Для того щоб уникнути теплових втрат, рекомендується проводити змішування у відносно короткий час. Саме з цієї причини час перемішування, запропонований в EN 196-1, було скорочено.
2.5.2.3 Розташування зразка
Відразу ж після змішування зважують (1575±1) г розчину і поміщають у контейнер (2.4.4), який раніше був зважений разом з кришкою з точністю ± 0,5 г. Установлюють кришку в положення найкращого ущільнення. Заповнюють кишеню термометра (2,5±0,5) см3 маслом (наприклад, тонкі мінеральні масла) з метою поліпшення теплового контакту між зразком, що випробовують, і термометром.
Зважують заповнений розчином контейнер з точністю ± 0,5 г, для того щоб мати можливість перевірити його в кінці вимірювань на витік пару води. Відразу ж після зважування контейнер з розчином установлюють у калориметр (див. 2.4.1) і закривають пробкою. Відразу ж установлюють термометр (2.4.3) у кишеню, так щоб він находився приблизно в центрі зразка. Запечатують отвір у пробці за допомогою запірного пристрою.
Примітка. Пробка може бути запечатана за допомогою герметика або мастики.
Для змішування розчину і позиціонування зразка має бути витрачено не більше 6 хв.
Наприкінці вимірювання контейнер з розчином зважують ще раз з точністю ± 0,5 г. Якщо спостерігається зниження маси більше ніж на 2 г, вимірювання не є дійсним і повинно бути повторено.
2.5.3 Вимірювання теплоти
Час додавання води в розчин повинен розглядатися як початок відліку часу. Вимірювання теплоти складається з зчитування у визначені моменти часу температури досліджуваного та інертного зразків, розташованих у відповідних калориметрах (2.4.2).
Щонайменше, один вимір має бути знятий протягом перших 30 хв, а потім проводять вимірювання з частотою: 1 год протягом перших 24 год, 4 год протягом другого дня і 6 год до закінчення терміну обраного періоду випробувань. Частота цих вимірювань може бути збільшена залежно від характеристик досліджуваного цементу. Час кожного свідчення температури повинен бути зареєстрований у годинах і хвилинах.
При кожному зчитуванні температури визначається підвищення температури зразка як різниця між температурою досліджуваного зразка Ts та інертного зразка Тr.
Примітка. Приклад розрахунку наведено в додатку НБ.
2.6.1 Принцип розрахунку
Теплота гідратації Q, в джоулях на грам цементу, за відповідний час розраховується за формулою:
2.6.3 Розрахунок втрат тепла в навколишню атмосферу
Тепловтрати обчислюють за відомі періоди гідратації (час, що минув між двома послідовними вимірюваннями температури досліджуваного зразка) (2.5.3).
Коефіцієнт втрати тепла з калориметра а, в джоулях на годину на Кельвін, задається формулою
2.7.1 Звіт про результати
Результати вимірювань повинні бути викладені в протоколі випробувань, як правило, у вигляді таблиці із зазначенням: теплоти гідратації, в джоулях на грам цементу, в зазначеному віці гідратації, утому числі з поданням проміжних результатів (наприклад: 12 год, 1 доба, 2 доби, 3 діб, 5 діб та 7 діб), якщо це необхідно.
Результати теплоти гідратації повинні бути виражені в джоулях на грам цементу, округлені до найближчого цілого числа.
2.7.2 Точність
2.7.2.1 Повторюваність
Стандартний відхил повторюваності теплоти гідратації становить 5 Дж/г. Тому, два результати правильно проведених випробувань в одній і тій самій лабораторії на зразках одного і того ж цементу не повинні відрізнятися один від одного більше ніж на 14 Дж/г.
2.7.2.2 Відтворюваність
Стандартний відхил відтворюваності становить 15 Дж/г. Тому, два результати правильно проведених випробувань в одній і тій самій лабораторії на зразках одного і того ж цементу не повинні відрізнятися один від одного більше ніж на 42 Дж/г.
Визначення теплоти гідратації цементу у віці до 7 діб.
Визначення швидкості і теплоти гідратації в процесі твердіння цементу у часі.
Базова лінія - диференційна різниця між реакційною та еталонною коміркою при тепловій рівновазі, В.
Вимірювальна комірка - комірка, в якій відбувається взаємодія цементу з водою або розчином добавок.
Ізотермічний теплопровідний калориметр - калориметр з датчиками вимірювання теплового потоку від зразка до калориметричного блока.
Калібрувальний коефіцієнт - показник, який перетворює електричну потужність у теплову, Дж/с·г.
Теплова потужність - швидкість зміни теплоти гідратації, Дж/с·г.
Теплота гідратації - інтеграл теплової потужності, Дж/г.
Еталонний зразок - інертний зразок, який має однакову масу і близьку теплоємність з тверднучим зразком.
Еталонна комірка - комірка з інертним зразком.
Теплота гідратації цементу визначається за допомогою ізотермічного теплопровідного калориметра, який складається з термостата, датчиків теплового потоку, вимірювальної та еталонної комірок.
У вимірювальній комірці здійснюється гідратація цементу, а в еталонній розміщується зразок, який не виділяє тепла. Тепловий потік, що виділяється при гідратації цементу, відводиться в масивний калориметричний корпус. Сигнал калориметра є різницею в тепловому потоці між вимірювальною та еталонною комірками. Датчик теплового потоку фіксує температурний градієнт. Тепло видаляється з вимірювальної комірки досить інтенсивно.
Сигналом датчиків є електрична напруга, яка пропорційна тепловій потужності твердіючого зразка. Сигнал калібрується при подачі у вимірювальну комірку потужності відомої величини. Інтеграл теплової потужності за час випробування є величина теплоти гідратації.
Можливо використовувати два методи змішування компонентів. Перший - коли проба цементу і вода витримуються при постійній температурі до досягнення теплової рівноваги і змішуються усередині калориметра. У другому - проба цементу і вода змішуються за межами калориметра.
3.4.1 Негідратований цемент
Негідратований цемент, з якого металеві включення були видалені за допомогою магніту, повинен зберігатися в щільно закритій тарі, щоб уникнути поглинання води або вуглець діоксиду. Зразки мають бути при кімнатній температурі і ретельно гомогенізовані перед використанням.
3.4.2 Еталонний зразок - інертний зразок з цементного тіста, що тверднуло не менше ніж 12 місяців.
3.5.1 Калориметр - ізотермічний теплопровідний (рисунок 3). Складається з однієї або декількох вимірювальних комірок і еталонної комірки. Внизу або навколо них розташовуються датчики теплового потоку, приєднані до калориметричного блока, який знаходиться в регульованому термостаті.
3.5.2 Стабільність приладу
Базова лінія повинна бути стабільною. Ця властивість визначається на нових приладах і в разі нестабільності його роботи. Величина зміни базової лінії за 3 доби повинна бути на 1 г зразка протягом 1 год, а випадкові шуми повинні бути на 1 г зразка.
3.5.3 Ізотермічні умови
Відхилення температури в термостаті від заданої не повинне перевищувати ± 1 °С. Різниця температури тверднучого зразка з термостатом повинна не перевищувати 1 °С.
3.5.4 Система автоматичної реєстрації даних
Вона може бути вбудована в калориметр або розташовуватися окремо. Повинна забезпечуватися безперервна фіксація даних з можливістю регулювання інтервалу запису, з мінімальною величиною - 10 с.
