Государственный стандарт СССР ГОСТ 310.5-80 "Цементы. Методы определения теплоты гидратации" (утв. постановлением Госстроя СССР от 24 марта 1980 г. n 32)


Cements.
Method of hydration heat determination


Несоблюдение стандарта преследуется по закону


Взамен ГОСТ 4798-69 в части испытания цементов


Введен в действие с 1 января 1981 г.


Настоящий стандарт распространяется на цементы и устанавливает метод определения теплоты гидратации твердеющего цемента путем непосредственного измерения температуры цементного раствора.


1. Аппаратура


Термостат водяной, позволяющий поддерживать постоянную температуру с точностью до 0,1°С.

Термос цилиндрической формы. Термос должен быть закрыт корковой пробкой с отверстием для термометра.

Цилиндрический сосуд из белой жести на оловянной пайке, снабженный петлями и поворачивающейся в них проволочной ручкой. Внутренний диаметр сосуда должен быть менее внутреннего диаметра термоса на (1+-0,5) см и высота менее высоты цилиндрической части термоса на (5+-1) см.

Термометр стеклянный по ГОСТ 13646-68 на 50°С с ценой деления шкалы 0,1 - 0,2 °С и длинной хвостовой частью для измерения температуры в термосе. Допускается использование самопишущих приборов той же точности.

Термометр электроконтактный ТПК N 1-11-80 по ГОСТ 9871-75.


2. Подготовка к испытанию


2.1. Пробу цемента отбирают по ГОСТ 22236-76 и обрабатывают по ГОСТ 310.1-76.

2.2. Термостат заполняют водой. Температуру воды доводят до (20+-1)°С и с помощью электроконтактного термометра поддерживают на этом уровне в течение всего периода испытаний.

2.3. Цилиндрический сосуд, предназначенный для цементного раствора, заполняют на 1 см ниже краев водой, температура которой приблизительно на 25°С выше температуры воды в термостате. Массу воды в сосуде определяют взвешиванием с точностью до 1 г.

Сосуд покрывают сверху кружком из бумаги (пергамента, кальки), целлофана или полиэтилена диаметром на 6 см больше диаметра сосуда, края кружка загибают вниз и прижимают к сосуду резинкой или ниткой.

В центре кружка делают отверстие для ввода стеклянной трубки, после чего сосуд помещают в термос, на дно которого предварительно кладут пробковую прокладку так, чтобы сосуд не опирался на стенки термоса.

Термос закрывают корковой пробкой. Корковая пробка должна быть пропитана резиновым клеем или проварена в парафине и высушена. В отверстие пробки плотно вставляют запаянную с одного конца тонкостенную стеклянную трубку для термометра и погружают ее примерно на 2/3 высоты термоса так, чтобы она опустилась в воду не менее чем на 1/2 высоты цилиндрического сосуда. В трубку наливают небольшое количество воды. Зазор между пробкой и трубкой уплотняют водонепроницаемой замазкой. После этого термос помещают в термостат.

2.4. Термос закрепляют в термостате так, чтобы верхний его край находился на несколько сантиметров ниже уровня воды. В стеклянную трубку, конец которой должен находиться над поверхностью воды, вставляют термометр, который должен доходить до дна трубки.

2.5. При использовании нескольких термосов каждый комплект (термос, пробка с трубкой, пробка-подставка и термометр) обозначают соответствующим номером. В процессе работы элементы собранного термоса не должны заменяться.

2.6. Температуру воды в термосе отмечают через 3 и 44 ч после погружения его в термостат.

При первом отсчете температура воды в термосе должна быть на 15°С выше температуры воды в термостате, в противном случае опыт повторяют, изменив соответственно первоначальную температуру воды, наливаемой в цилиндр.

2.7. Теплоемкость собранного термоса С, Дж/°С (кал/°С), определяют по формуле


                         m

             m            1

    С = 0,2 --- + 0,45 ---- + 0,2 m  + m  + 0,11 m  + 0,45m  + 0,46V,

             2           2         2    3         4        5


     где

     m  - масса термоса, кг (г);

     m  - масса корковой пробки, кг (г);

      1

     m  - масса стеклянной трубки для термометра, кг (г);

      2

     m  - масса воды в стеклянной трубке, кг (г);

      3

     m  - масса цилиндрического сосуда из жести, кг (г);

      4

     m  - масса пробки на дне термоса, на которую  устанавливается  сосуд

      5   из жести, кг (г);

     V  - объем части термометра, погружаемой в воду, см3.


2.8. Теплоотдачу термоса Q_к,Дж/(ч х °С) [кал/(ч х °С)], определяют по формуле


                                    lg t  - lg t

                                        3       44

                  Q   = (С + m ) --------------------,

                   к          6    0,434 (44  - 3)


     где


     С   - теплоемкость собранного термоса, Дж/°С (кал/°С);

     m   - масса воды, кг (г);

      6

     t   - разность температур термоса и термостата через 3 ч, °С;

      3

     t   - то же, через 44 ч.

      44


3. Проведение испытаний


3.1. Испытанию подвергают цементный раствор с соотношением цемента и песка, указанным в табл.1, и водоцементным отношением (В/Ц), равным 0,3 - 0,4, обеспечивающим хорошее уплотнение раствора. Песок - по ГОСТ 6139-78. Масса сухой смеси должна быть 600 - 650 г.


Таблица 1


------------------------------------------------T-----------------------¬

¦                 Виды цемента                  ¦ Соотношение цемента и ¦

¦                                               ¦песка для цемента марки¦

¦                                               +-----------T-----------+

¦                                               ¦400 и ниже ¦500 и выше ¦

+-----------------------------------------------+-----------+-----------+

¦Портландцемент, портландцемент  с  минеральными¦    1:2    ¦   1:2,5   ¦

¦добавками                                      ¦           ¦           ¦

¦                                               ¦           ¦           ¦

¦Пуццолановый портландцемент                    ¦   1:1,5   ¦    1:2    ¦

¦                                               ¦           ¦           ¦

¦Шлакопортландцемент                            ¦   1:1,2   ¦   1:1,5   ¦

L-----------------------------------------------+-----------+------------


3.2. Сухую массу перемешивают в сферической чашке лопаткой в течение 2 мин, после чего вливают воду и всю смесь энергично перемешивают в течение 3 мин.

3.3. Весь цементный раствор быстро переносят в цилиндрический сосуд, уплотняя его 6 - 10-кратным постукиванием сосуда о поверхность стола. Прилипший к чашке раствор снимают кусочками ваты и тоже помещают в сосуд. Сосуд устанавливают в термостат, как указано в пп.2.3 - 2.5.

3.4. После помещения термоса в термостат отмечают начальную температуру (t_0) цементного раствора. Дальнейшие отсчеты температуры производят в процессе ее повышения через каждый час круглосуточно, а во время снижения - в первые 16 ч через каждые 2 ч, а затем один раз в сутки до окончания испытания.

Если во время испытания максимальное повышение температуры будет менее 10 или более 15°С, то необходимо повторить испытание, изменив соотношение между цементом и песком.

3.5. Испытание следует продолжать до тех пор, пока температура цементного раствора не снизится до температуры воды в термостате. Максимальная продолжительность испытания - 7 сут, при этом должна быть отмечена температура цементного раствора после 3 и 7 сут с момента начала испытания.

3.6. Запись температуры цементного раствора в термосе производят в соответствии со справочным приложением 1.


4. Обработка результатов испытаний


4.1. Теплоту гидратации цемента определяют как количество тепла, выделяемого единицей массы цемента при его гидратации за определенный промежуток времени. Теплоту гидратации цемента q, Дж/кг (кал/г), вычисляют по формуле


                                    Q

                              q = ------ ,

                                    m

                                     7


     где

     m  - масса цемента, кг (г);

      7

     Q  - общее количество  теплоты,  выделенное  твердеющим  цементом за

          данный промежуток времени, Дж (кал), определяемое по формуле


                   Q = C  (t  - t ) + Q  F   ;

                        p   x    0     к  0-x


                      C  = 0,2m  + 0,2m  + m  + C,

                       p       7       8    9


     где

     С   -  теплоемкость  термостата  с  цементным  раствором,  Дж/°С

      р     (кал/°С);

     С   - теплоемкость собранного термоса по п.2.7, Дж/°С (кал/°С);

     m   - масса цемента, кг (г);

      7

     m   - масса песка в цементном растворе, кг (г);

      8

     m   - масса воды, пошедшей на затворение раствора, кг (г);

      9

     t   - начальная температура цементного раствора, °С;

      0

     t   - температура цементного раствора  в  конце  данного  промежутка

      x    времени, °С;

     Q   - теплоотдача термоса по п.2.8, Дж/(ч х °С) [кал/(ч х °C)];

      к

     F   - площадь   между    кривой  температуры   раствора    и  линией

      0-х  температуры  термостата, нанесенными   на  график  за  отрезок

           времени от 0  до х ч  в координатах  градусы  -  часы. Площадь

           определяют   с    помощью   планиметра    или     рассчитывают

           арифметически, при этом площадь,  расположенную   ниже   линии

           температуры термостата,  вычитают  из  площади,  расположенной

           выше этой линии (приложение 2).


4.2. Теплоту гидратации цемента рассчитывают для 3 и 7 сут твердения цемента, а при необходимости, также для любых других точек.

Пример расчета теплоты гидратации цемента приведен в справочном приложении 3.

4.3. Протокол испытания оформляют в соответствии со справочным приложением 4.

4.4. Теплота гидратации цемента для ориентировочных предварительных расчетов может быть определена на основании данных минералогического состава цемента по следующей формуле


          q  = a  C  S + b  C  S + c  C  A + d  C  AF,

           n    n  3      n  2      n  3      n  4


     где


     q                       - теплота   гидратации   цемента   n    дней

      n                        твердения, Дж/кг (кал/г);

     а ,  b ,  c ,  d        - коэффициенты   тепловыделения   минералов,

      n    n    n    n         определенные по табл.2;

     C S,  C S,  C A,  C AF  - содержание  соответствующих   минералов  в

      2     3     3     4      цементе, %.


Таблица 2


---------------------T--------------------------------------------------¬

¦ Продолжительность  ¦           Коэффициенты тепловыделения            ¦

¦     твердения      ¦                                                  ¦

¦                    +-----------------------------T--------------------+

¦                    ¦         Дж                  ¦   Кал              ¦

¦                    ¦      -------- % (минерала)  ¦  ----- % (минерала)¦

¦                    ¦         кг                  ¦    г               ¦

¦                    +---------T---------T---------+--------------------+

¦                    ¦   a_n   ¦   b_n   ¦   c_n   ¦        d_n         ¦

+----------T---------+---------+---------+---------+--------------------+

¦          ¦    3    ¦  0,929  ¦  0,159  ¦  1,517  ¦       -0,119       ¦

¦          ¦         ¦         ¦         ¦         ¦                    ¦

¦  Сутки   ¦    7    ¦  1,093  ¦  0,231  ¦  2,069  ¦       -0,414       ¦

¦          ¦         ¦         ¦         ¦         ¦                    ¦

¦          ¦   28    ¦  1,142  ¦  0,153  ¦  2,299  ¦       +0,140       ¦

+----------+---------+---------+---------+---------+--------------------+

¦          ¦    3    ¦  1,183  ¦  0,231  ¦  2,453  ¦       +0,332       ¦

¦          ¦         ¦         ¦         ¦         ¦                    ¦

¦  Месяцы  ¦    7    ¦  1,220  ¦  0,445  ¦  2,457  ¦       +0,382       ¦

¦          ¦         ¦         ¦         ¦         ¦                    ¦

¦          ¦   12    ¦  1,269  ¦  0,532  ¦  2,525  ¦       +0,400       ¦

L----------+---------+---------+---------+---------+---------------------


Приложение 1

Справочное


Пример записи температуры цементного раствора в термосе


-----------------------T------------------------T-----------------------¬

¦  Дата и время суток  ¦    Время от начала     ¦Температура цементного ¦

¦                      ¦      испытания, ч      ¦     раствора,  °С     ¦

+----------------------+------------------------+-----------------------+

¦      02.10 10 ч      ¦           0            ¦      17,7 (t_0)       ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         11 ч         ¦           1            ¦         18,0          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         12 ч         ¦           2            ¦         18,4          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦     15 ч 30 мин      ¦          5,5           ¦     20,0 (t_5,5)      ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         24 ч         ¦           14           ¦         26,2          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦      03.10 01 ч      ¦           15           ¦         30,2          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         02 ч         ¦           16           ¦         33,3          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         09 ч         ¦           23           ¦         35,2          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         10 ч         ¦           24           ¦     35,0 (t_24)       ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         12 ч         ¦           26           ¦         34,2          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         14 ч         ¦           28           ¦         33,5          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ...          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ... _        ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         ...          ¦          ...           ¦          ... _        ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         24 ч         ¦           38           ¦         29,2          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦      04.10 02 ч      ¦           40           ¦         28,8          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦         10 ч         ¦           48           ¦      25,6 (t_48)      ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦      05.10 10 ч      ¦           72           ¦      23,6 (t_72)      ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦      06.10 10 ч      ¦           96           ¦         22,3          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦      07.10 10 ч      ¦          120           ¦     21,2 (t_120)      ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦      08.10 10 ч      ¦          144           ¦         20,8          ¦

¦                      ¦                        ¦                       ¦

¦      09.10 10 ч      ¦          168           ¦     20,6 (t_168)      ¦

L----------------------+------------------------+------------------------


Приложение 2

Справочное


"График приложения 2"


Приложение 3

Справочное


---------T---------T---------T-------------T---------T---------T---------------T--------------T--------------¬

¦Продол- ¦Темпера- ¦Повышение¦  Теплота,   ¦F_1, F_2 ¦F_n = F_1¦   Теплота,    ¦    Общее     ¦   Теплота    ¦

¦житель- ¦  тура   ¦темпера- ¦накопленная в¦ ... F_6,¦+ F_2 ...¦  потерянная   ¦  количество  ¦  гидратации  ¦

¦ ность  ¦цементно-¦  туры   ¦ термосе за  ¦ °С х ч  ¦ + F_6,  ¦  термосом за  ¦   теплоты,   ¦   цемента,   ¦

¦испыта- ¦   го    ¦цементно-¦   данный    ¦         ¦ °С х ч  ¦данный отрезок ¦  выделенное  ¦выделенная за ¦

¦ ния, ч ¦раствора ¦   го    ¦   отрезок   ¦         ¦         ¦    времени    ¦ цементом за  ¦данный отрезок¦

¦ (точки ¦(началь- ¦раствора ¦   времени   ¦         ¦         ¦Q_2 = Q_к  F_1 ¦данные отрезки¦  времени на  ¦

¦отсчета)¦ная и за ¦за данный¦Q = C_p(t_x -¦         ¦         ¦+ Q_к + F_2...+¦   времени    ¦   единицу    ¦

¦        ¦ данный  ¦ отрезок ¦    t_0),    ¦         ¦         ¦   Q_к F_6,    ¦Q = Q_1 + Q_2,¦   цемента,   ¦

¦        ¦ отрезок ¦времени, ¦   Дж(кал)   ¦         ¦         ¦    Дж(кал)    ¦   Дж(кал)    ¦        Q     ¦

¦        ¦времени, ¦ (t_х -  ¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦ q = ------,  ¦

¦        ¦   °С)   ¦t_0),  °С¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦        m_7   ¦

¦        ¦         ¦         ¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦Дж/кг (кал/г) ¦

+--------+---------+---------+-------------+---------+---------+---------------+--------------+--------------+

¦   0    ¦  17,7   ¦    -    ¦      -      ¦    -    ¦    -    ¦       -       ¦      -       ¦      -       ¦

¦        ¦         ¦         ¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦              ¦

¦  5,5   ¦  20,0   ¦    -    ¦      -      ¦   6,5   ¦    -    ¦       -       ¦      -       ¦      -       ¦

¦        ¦         ¦         ¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦              ¦

¦   24   ¦  35,0   ¦  17,3   ¦ 16580(3960) ¦  198,0  ¦  191,5  ¦  12830(3064)  ¦ 29410(7024)  ¦  173000(41)  ¦

¦        ¦         ¦         ¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦              ¦

¦   48   ¦  25,6   ¦   7,9   ¦ 7570(1808)  ¦  250,5  ¦  442,0  ¦  29614(7072)  ¦ 37184(8880)  ¦  218730(52)  ¦

¦        ¦         ¦         ¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦              ¦

¦   72   ¦  23,6   ¦   5,9   ¦ 5655(1351)  ¦  119,0  ¦  561,0  ¦  37587(8976)  ¦ 43242(10327) ¦  254360(61)  ¦

¦        ¦         ¦         ¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦              ¦

¦  120   ¦  21,2   ¦   3,5   ¦  3354(801)  ¦  113,5  ¦  674,5  ¦ 45192(10792)  ¦ 48546(11593) ¦  285560(68)  ¦

¦        ¦         ¦         ¦             ¦         ¦         ¦               ¦              ¦              ¦

¦  168   ¦  20,6   ¦   2,9   ¦  2780(664)  ¦  42,0   ¦  716,5  ¦ 48006(11464)  ¦ 50786(12128) ¦  298740(71)  ¦

L--------+---------+---------+-------------+---------+---------+---------------+--------------+---------------


Приложение 4

Справочное


                                Протокол

       записи расчета теплоты гидратации цемента термосным методом


Дата _______________________           Испытание N ______________________

                                       Температура помещения 16°С

                                       Температура термостата 20°С


Цемент __________________________________________________________________

                       (наименование вида цемента)


     Термос N 5. Соотношение между цементом и песком (по массе):

     1:2,5; В/Ц = 0,31


     Количество материалов на замес:

     цемента (m_7) ... 0,17 кг (170 г)

     песка (m_8) ... 0,425 кг (425 г)

     воды (m_9) ... 0,053 кг (53 г)


     Теплоемкость собранного термоса С = 56,9 Дж/°С (кал/°С).

     Теплоотдача термоса Q_к = 16,0 Дж/(ч х °С) [кал/(ч х °С)].

     Теплоемкость термоса с цементным раствором С_р = 0,2 х 170 +  0,2  х

425 + 53 + 56,9 = 228,9 Дж/°С (кал/°С) и далее, как указано в  приложении

3.


                                              Подписи ___________________

Государственный стандарт Союза ССР ГОСТ 310.5-88 "Цементы. Метод определения тепловыделения" (утв. и введен в действие постановлением Госстроя СССР от 22 апреля 1988 г. n 65)  »
ГОСТы и правила »
Читайте также