Recalibration is necessary:
at least every four years or after 200 tests;
whenever deterioration occurs in the calorimeter or an insulating component.
In order not to impair the insulation of the calorimeter, the temperature of the mortar under test shall not exceed 75 °С.
Познаки: |
Key: |
1 - платиновий термометр опору |
1 platinum resistance thermometer |
2 - прокладка |
2 gasket |
3 - пробка-ізолятор |
3 insulating stopper |
4 - контейнер для розчину |
4 mortar box |
5 - захисна гільза для термометра |
5 thermometer pocket |
6 - посудина Дьюара |
6 dewar flask |
7 - проба розчину |
7 mortar sample |
8 - кругла гумова прокладка |
8 rubber disc |
9 - жорсткий корпус |
9 rigid casing |
10 - мастило |
10 oil |
Рисунок 1 - Типовий калориметр
Figure 1 - Typical calorimeterЕталонний калориметр має ідентичні конструкцію та характеристики, як і калориметр для випробувань (див. 4.1).
Він повинен містити контейнер для розчину, в якому знаходиться зразок розчину, перемішаний принаймні 12 місяців тому (він вважається інертним).
Примітка. Якщо інертний зразок відсутній, то можна використовувати алюмінієвий циліндр тієї ж теплоємності, що і зразок та контейнер для розчину
Платинові термометри опору для еталонного та кожного випробувального калориметра з мінімальним діапазоном вимірювання 19 °С-75 °С.
Якщо провідники резистора виготовлені з міді, площа перерізу не повинна перевищувати 0,25 мм2 у частині, що проходить крізь пробку. Якщо вони виготовлені з іншого металу, загальний термічний опір на сантиметр провідника повинен перевищувати 0,10 К мВт-1 (термічний опір еквівалентний мідному провіднику з площею перерізу 0,25 мм2 та довжиною 1 см).
Теплова потужність термометра не повинна перевищувати 3 мВт. Слід уникати подачі постійного струму, якщо теплова потужність перевищує 0,2 мВт. Бажано забезпечити точність визначення абсолютної температури та реєструючого обладнання.
Температура проби для випробування повинна бути визначена з точністю ± 0,3 °С.
При калібруванні калориметра на місці випробування у провідників, які використовували для випробувань на теплоту гідратації, площа перерізу повинна становити максимум 0,80 мм2 (чотири дроти діаметром 0,5 мм), а коефіцієнт тепловтрат калориметра менше ніж 100 Дж год-1-К-1 для підвищення температури на 20 К (див. А.3.1.1).
Захисна оболонка таких провідників повинна бути виготовлена з низькотеплопровідного матеріалу.
Контейнер для розчину, який складається з циліндричного контейнера з щільною кришкою об'ємом приблизно 800 см3. Містить пробу розчину для випробування.
Контейнер для розчину, залишений після кожного випробування, повинен бути паронепроникним. Перевірку паропроникності здійсню-
Reference calorimeter, having the same construction and characteristics as the test calorimeter (see 4.1).
It shall contain a mortar box in which is a sample of mortar mixed at least 12 months previously (and is considered to be inert).
NOTE Where an inert sample is not available an aluminium cylinder of the same thermal capacity as the mortar box and mortar sample may be used.
Platinum resistance thermometers, for the reference calorimeter and each test calorimeter, having a minimum range 19 °С to 75 °С.
If the conductors of the electrical resistor are made of copper they shall have a sectional area not greater than 0,25 mm2 in the part which passes through the stopper. If they are made of another metal the total thermal resistance per centimetre of conductor shall be greater than 0,10 К-mW-1 (thermal resistance equivalent to that of a copper conductor with a sectional area of 0,25 mm2 and 1 cm in length).
The thermal output of the thermometer shall not exceed 3 mW. Direct current supply, which constitutes a power input, shall be avoided if the thermal output exceeds 0,2 mW. It is advisable to ensure the accuracy of the overall temperature measuring and recording equipment.
The temperature of the test sample shall be measured to an accuracy of ± 0,3 °С.
Where the calorimeter is calibrated in situ with the conductors used for the tests of heat of hydration, the total sectional area of the conductors will be a maximum of 0,80 mm2 (four wires 0,5 mm in diameter), but shall be such that the coefficient of heat loss of the calorimeter is less than 100 J • h-1 • K-1 for a temperature rise of 20 К (see A.3.1.1).
The protective sheath of these conductors shall be made of a material having a low thermal conductivity.
Mortar box, consisting of a cylindrical container fitted with a cover, having a volume of approximately 800 cm3, designed to contain the sample of mortar under test.
The mortar box, discarded after each test, shall be impermeable to water vapour. This shall be checked in use by weighing the mortar box after ють зважуванням контейнера після кожного випробування (див. 5.2.3). Контейнер повинен бути виготовлений електрозварюванням з листової жесті товщиною 0,3 мм, мати діаметр приблизно 80 мм та висоту приблизно 165 мм. Між його верхом та пробкою повинен залишатися проміжок у 10 мм.
У центрі кришки контейнера повинна знаходитися гільза для термометра у формі циліндричної трубки, закритої знизу. Внутрішній діаметр гільзи трохи більший за діаметр термометра. її довжина повинна бути приблизно 100-120 мм, щоб досягати центра проби.
Термореєстратор для фіксації показників кожного термометра.
Установка для змішування розчину згідно з EN 196-1.
5 ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ ГІДРАТАЦІЇ
Лабораторія
У лабораторії, де готують розчинову суміш, повинна підтримуватися температура (20 ± 2) °С. Температура приміщення, де безпосередньо здійснюються випробування, повинна становити (20,0 ± 1,0) °С. Температуру еталонного калориметра слід вважати кімнатною температурою та підтримувати у межах ± 0,5 °С. Калориметри розташовують на відстані приблизно 120 мм один від одного. Швидкість вентиляції повітря навколо калориметрів повинна бути менше ніж 0,5 м-с-1.
При одночасному проведенні кількох випробувань використовують принаймні один еталонний калориметр на кожних шість калориметрів для випробування. У такому випадку розташовують калориметри для випробування у вигляді шестикутника з еталонним калориметром у центрі.
Процедура
Склад розчину
Склад розчину повинен відповідати EN 196-1. Проба для випробування повинна мати загальну масу (1575 ± 1) г. Кожна проба розчину повинна містити (360,0 ± 0,5) г цементу;
each test (see 5.2.3). It shall be made of electrically counter welded tin plate of nominal thickness 0,3 mm; have a diameter of approximately 80 mm and a height of approximately 165 mm. Its height shall be designed to provide an air space of approximately 10 mm between the top of the mortar box and the stopper.
The lid of the mortar box shall be fitted with a central thermometer pocket in the form of a cylindrical pipe, closed at its base. The internal diameter of the pocket shall be slightly greater than that of the thermometer. Its length shall be approximately 100 mm to 120 mm and enable it to extend to the centre of the test sample.
Temperature recording apparatus, capable of recording the measurements taken by each thermometer.
Mortar mixing apparatus, conforming to EN 196-1.
Determination of the heat of hydration
Laboratory
The laboratory where the mortar is mixed shall be maintained at a temperature of (20 ± 2) °С.
The room where the test is carried out shall be maintained at a temperature of (20,0 ± 1,0) °С. The measured temperature of the reference calorimeter shall be considered to be the ambient temperature and shall be maintained during the test within ± 0,5 °С. The distance between each of the calorimeters shall be approximately 120 mm. The velocity of the ventilation air around the calorimeters shall be less than 0,5 m s-1.
When several tests are being carried out simultaneously, at least one reference calorimeter shall be provided for every six test calorimeters; where several test calorimeters are used with one reference calorimeter, a hexagonal arrangement shall be used with the reference calorimeter in the centre.
Procedure
Mortar composition
The composition of the mortar shall be in accordance with EN 196-1 and the test sample shall have a total mass of (1575±1) g. Each batch of mortar to be mixed shall consist of (360,0 ± 0,5) g cement;
(1080 ± 1) г стандартного піску CEN згідно з EN 196-1 та (180,0 ± 0,5) г дистильованої або деіонізованої води.
Примітка. Оскільки неможливо отримати точну масу розчину після змішування, змішують трохи більше 1575 г. При цьому пропорційно додають усі складники.
Змішування
Цемент, воду, пісок, контейнер, змішувач та інше обладнання для приготування розчину зберігають у приміщенні для випробувань.
У працюючий змішувач висипають пісок, потім цемент у чашу для змішування, змішують суміш протягом 30 с при низькій швидкості, заливають воду, записують час та змішують 60 с при низькій швидкості, потім включають високу швидкість та перемішують ще 60 с. Примітка. Змішувати слід швидко, щоб уникнути втрат теплоти. З цієї причини час змішування згідно з EN 196-1 скорочено.
Розміщення проби для випробування
Відразу після змішування зважують (1 575 ± 1) г розчин у контейнері (див. 4.4), попередньо зважують контейнер з кришкою з точністю ± 0,5 г. Щільно закривають кришкою. Заповнюють гільзу термометра (2,5 ± 0,5) см3 мастилом (наприклад, рідким мінеральним мастилом), щоб поліпшити термоконтакт між пробою для випробування і термометром.
Зважують заповнений контейнер з точністю ± 0,5 г, щоб мати можливість перевірити його на проникнення водяної пари після випробування. Відразу після зважування поміщають контейнер у калориметр для випробування (див. 4.1) та закривають пробкою. Відразу поміщають термометр (див 4.3) у гільзу так, щоб він знаходився приблизно в центрі проби. Фіксують пробку за допомогою замка.
Примітка. Пробку також можна зафіксувати еластичним ущільнювачем чи мастикою.
Час змішування та розміщення проби у калориметрі не повинен перевищувати 6 хв.
У кінці випробування зважують контейнер з точністю ± 0,5 г. Якщо маса зменшилася більше ніж на 2 г, визнають випробування недійсним та повторюють.
(1080 ± 1) g sand from a sample of CEN standard sand complying with the requirements in EN 196-1; and (180,0±0,5) g distilled or deionised water.
NOTE Since it is not possible to recover all the material added to the mixer bowl the mortar batch to be mixed should be slightly more than 1 575 g, the proportions by mass of the various constituents being maintained.
Mixing
The cement, the water, the sand, the mortar box, the mixer bowl and the other instruments coming into contact with the mortar shall be stored in the test room.
With the mixer in the operating position, pour the sand and then the cement into the mixer bowl; homogenise the mixture of sand and cement for 30 s at low speed; pour in the water, record the time, and mix immediately at low speed for 60 s; set the mixer to high speed and mix for a further 60 s.
NOTE In order to avoid thermal losses, it is recommended to carry out the mixing in a relatively short time. It is for this reason that the mixing time prescribed in EN 196-1 has been shortened.
Positioning of the test sample
Immediately after mixing weigh (1 575 ± 1) g of mortar into the box (see 4.4) which has previously been weighed, with its lid, to an accuracy of ± 0,5 g. Place the lid in position making sure that it seals tightly. Fill the thermometer pocket with (2,5 ± 0,5) cm3 of oil (e.g. thin mineral oil) in order to improve the thermal contact between the test sample and the thermometer.
Weigh the filled mortar box, to an accuracy of ± 0,5 g in order to be able to check at the end of the test for any leakage of water vapour. Immediately after weighing place the mortar box in the test calorimeter (see 4.1) and close with the stopper. Immediately place the thermometer (see 4.3) in position in the thermometer pocket, so that it is approximately in the centre of the test sample. Seal the opening across the stopper by means of the locking device.
NOTE The stopper can also be sealed by means of a flexible sealant or mastic.
Not more than 6 min shall be taken for the mixing and the positioning of the test sample.
At the end of the test the mortar box with its contents shall be weighed again, to an accuracy of ± 0,5 g. If a reduction in mass of more than 2 g is found the test is not valid and shall be repeated.
Вимірювання теплоти
Відраховують час від початку додавання води. Визначення теплоти складається з фіксації температур проби для випробування та інертної проби у еталонному калориметрі (див. 4.2) за певні інтервали часу.
Принаймні одне визначення проводять протягом перших ЗО хв, кожні наступні: через 1 год протягом першої доби; через 4 год проягом другої доби; потім через 6 год до кінця випробувального періоду. Частоту вимірювань може бути збільшено залежно від характеристик випробувального цементу. Фіксують час кожного виміру у годинах і хвилинах.
Кожного разу визначають зростання температури проби для випробування Gt як різницю температур проби для випробування Ts та інертної проби Тг у еталонному калориметрі.
ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ ГІДРАТАЦІЇ
Примітка. Приклад наведено у додатку В.
Принципи розрахунків
Теплоту гідратації Q у джоулях на грам цементу за інтервал часу t обчислюють за формулою:
Q = —0, + --тс тс
де:
тс- маса цементу у пробі для випробування, г;
t- час гідратації, год;
с - загальна теплоємність калориметра (див. 6.2), Дж/К;
а - коефіцієнт загальних тепловтрат у калориметрі (див. 6.3), Дж/год -К;
0f - різниця температур калориметра для випробування та еталонного калориметра (див. 5.3) за час t, К.
Перший член формули (1) відображує теплоту, акумульовану у калориметрі А, другий - втрати теплоти у навколишнє середовище В (обидва у джоулях на грам цементу).
Формулу (1) можна спростити до формули (2):
5.3 Measurement of heating
The time of addition of water shall be taken as the start of timing. The measurement of heating consists of reading, at specific moments in time, the temperature of the test sample and that of the inert sample located in the reference calorimeter (see 4.2).
At least one reading shall be taken in the first 30 min followed by readings at least every: 1 h for the first 24 h; 4 h during the second day; and 6 h until the expiry of the selected test period. The frequency of these measurements may be increased according to the characteristics of the cement being tested. The time of each temperature reading shall be recorded in hours and minutes.
At each temperature reading the temperature rise of the test sample, 0Z, shall be determined as the difference between the temperature of the test sample, Ts, and that of the inert sample, Tp in the reference calorimeter.
6 Calculation of the heat of hydration
NOTE A worked example is given in Annex B.
Principles of calculations
The heat of hydration, Q, in joules per gram of cement, at elapsed time, t, is calculated from Equation (1):
|qCI X0, x dt, (1)
where:
mc is the mass of cement contained in the test sample, in grams;
t is the hydration time, in hours;
c is the total thermal capacity of the calorimeter (see 6.2), in joules per Kelvin;
a is the coefficient of heat loss of the calorimeter (see 6.3), in joules per hour per Kelvin;