主要引自GB/T 12959—2008《水泥水化热测定方法》第4章。叙述了水泥水化热直接测定法（代用法）的方法原理、材料、仪器设备、试验室条件、试验步骤、试验结果计算等内容。适用于中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。其他品种水泥采用溶解热方法时应确定该品种水泥测读温度的时间。
7. 2. 16. 1方法原理
本方法是依据热量计在恒定的温度环境中，直接测定热量计内水泥胶砂（因水泥水化产生）的温度变化，通过计算热量计内积蓄的和散失的热量总和，求得水泥水化7d内的水化热。
7. 2. 16. 2 材料
(1)水泥试样应通过0.9mm的方孔筛，并充分混合均勻。
(2)试验用砂采用符合GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》规定的标准砂粒度范围在0. 5?1. 0mm的中砂。
(3)试验用水应是洁净的自来水。有争议时采用蒸馏水。
7.2.16.3仪器设备
(1)直接法热量计
①广口保温瓶：容积约为1.5L，散热常数测定值不大于167. 00J/(h ? ℃)。
②带盖截锥形圆筒：容积约530mL，用聚乙烯塑料制成。
③长尾温度计：量程0?50℃,分度值为 0.1℃。示值误差≤±0. 2℃。
④软木塞：由天然软木制成。使用前中心打一个与温度计直径紧密配合的小孔，然后插入长尾温度计，深度距软木塞底面约120mm，然后用热蜡密封底面。
⑤铜套管：由铜质材料制成。
⑥衬筒：由聚酯塑料制成,密封不漏水。
(2)恒温水槽   水槽容积根据安放热量计的数量及易于控制温度的原则而定，水槽内的水温应控制在（20±0.1)℃，水槽装有下列附件：
①水循环系统；
②温度自动控制装置；
③指示温度计，分度值为0. 1℃;
④固定热量计的支架和夹具。
（3）胶砂搅拌机   符合JC/T 618《行星式水泥胶砂搅拌机》的要求。
（4）天平    量程不小于1500g，分度值为 0. 1g。
(5)捣棒长约400mm，直径约11mm,由不锈钢材料制成。
（6）其他   漏斗、量筒、秒表、料勺等。
7. 2.16.4试验条件
①成型试验室温度应保持在（20±2)℃, 相对湿度不低于50%。
②试验期间水槽内的水温应保持在（20± 0.1℃）。
③恒温用水为纯净的饮用水。
7. 2. 16. 5试验步骤
(1)试验前应将广口保温瓶（g)、软木塞 (g₁）、铜套管（g₂）、截锥形圆筒（g₃)和盖 (g₄）、衬筒（g₅）、软木塞封蜡质量（g₆）分别称量记录。热量计各部件除衬筒外，应编号成套使用。
(2)热量计热容量的计算   热量计的热容量按式（7-2-33)计算，计算结果保留至0.01J/℃:
       C=0.84×g/2+ 1.88×g₁/2+0.40g₂ +1.78g₃ +2.04g₄+1.02g₅+3.30g₆+ 1. 92V                (7-2-33)
式中 C—不装水泥胶砂时热量计的热容量，J/℃；
        g——保温瓶质量，g;
       g₁——软木塞质量，g;
       g_2—— 铜套管质量，g;
      g₃—— 塑料截锥筒质量，g;
      g₄—— 塑料截锥筒盖质量，g;
      g₅—— 衬筒质量，g;
      g₆—— 软木塞底面的蜡质量，g;
       V—— 温度计伸入热量计的体积，cm³;
   1.92——玻璃的容积比热容，J/（cm³ ? ℃)。
式中各系数分别为所用材料的比热容，J/ (g ? ℃)。
（3）热量计散热常数的测定
①测定前24h开启恒温水槽，使水温恒定在（20±0. 1)℃范围内。
②试验前热量计各部件和试验用品在试验室中（20±2)℃温度下恒温24h，首先在截锥形圆筒内放入塑料衬筒和铜套管，然后盖上中心有孔的盖子，移入保温瓶中。
③用漏斗向圆筒内注入温度为℃的 (500±10)g温水，准确记录用水质量（W)和加水时间（到min)，然后用配套的插有温度计的软木塞盖紧。
④在保温瓶与软木塞之间用胶泥或蜡密封防止渗水，然后将热量计垂直固定于恒温水槽内进行试验。
⑤恒温水槽内的水温应始终保持在（20士 0.1)℃,从加水开始到6h读取次温度T₁ (一般为34℃左右），到44h读取第二次温度T₂ (一般为21.5℃以上）。
⑥试验结束后立即拆开热量计，再称量热量计内所有水的质量，应略少于加入水的质量，如等于或多于加入水的质量，说明试验漏水，应重新测定。
(4)热量计散热常数的计算   热量计散热常数K按式（7-2-34 )计算，计算结果保留至 0. 01J/(h ? ℃)：
       K=(C+W×4. 1816)×[lg(T₁ -20)-lg(T₂ -20)]/(0.434Δt)     (7-2-34)
式中K——散热常数，J/(h?℃);
      W——加水质量，g;
       C—— 热量计的热容量，J/t;
     T₁——试验开始后6h读取热量计的温度，℃;
     T₂——试验开始后44h读取热量计的温度，℃;
     Δt——读数T₁至T₂所经过的时间，38h。
(5)热量计散热常数的规定
①热量计散热常数应测定两次，两次差值小于4. 18J(h,℃)时，取其平均值；
②热量计散热常数K小于167.00J/(h ? ℃) 时允许使用；
③热量计散热常数每年应重新测定；
④已经标定好的热量计如更换任意部件应重新测定。
(6)水泥水化热测定操作
①按7. 2. 16. 5 (3)①进行准备工作。
②试验前热量计各部件和试验材料预先在 (20±2)℃温度下恒温24h，截锥形圆筒内放入塑料衬筒。
③按照GB/T 1346—2001《水泥标准稠度 用水量、凝结时间、安定性检验方法》方法测出
每个样品的标准稠度用水量，并记录。
④试验胶砂配比。每个样品称标准砂 1350g、水泥450g，加水量按式（7-2-35)计算， 计算结果保留至1mL:
       M=(P + 5%)X450 (7-2-35)
式中M——试验用水量，mL;
        P——标准稠度用水量，％;
     5%——加水系数。
（7）首先用潮湿布擦拭搅拌锅和搅拌叶，然后依次把称好的标准砂和水泥加入到搅拌锅中，把锅固定在机座上，开动搅拌机慢速搅拌30s后徐徐加入已量好的水量，并开始计时，慢速搅拌60s，整个慢速搅拌时间为90s，然后再快速搅拌 60s，改变搅拌速度时不停机。加水时间在20s内完成。
（8）搅拌完毕后迅速取下搅拌锅并用勺子搅拌几次，然后用天平称取2份质量为（800±1) g的胶砂，分别装入已准备好的2个截锥形圆筒内，盖上盖子，在圆筒内胶砂中心部位用捣棒捣一个洞，分别移入到对应保温瓶中，放入套管，盖好带有温度计的软木塞，用胶泥或蜡密封，以防漏水。
（9）从加水时间算起第7min读次温度，即初始温度T₀。
（10）读完温度后移入到恒温水槽中固定，根据温度变化情况确定读取温度时间，一般在温度上升阶段每隔1h读，下降阶段每隔2h、4h、8h、12h 读。
（11）从开始记录次温度时算起到168h时记录温度，末温T₁₆₈,试验测定结束。
（12）全部试验过程热量计应整体浸在水中，养护水面至少高于热量计上表面10mm，每次记录温度时都要监测恒温水槽水温是否在（20±0. 1)℃范围内。
（13）拆开密封胶泥或蜡，取下软木塞，取出截锥形圆筒，打开盖子，取出套管，观察套管中、保温瓶中是否有水，如有水此瓶试验作废。
（14）试验结果的计算
①曲线面积的计算。根据所记录时间与水泥胶砂的对应温度，以时间为横坐标（1cm?5h),温度为纵坐标（1cm?1℃),在坐标纸上作图，并画出20℃水槽温度恒温线。恒温线与胶砂温度曲线间的总面积（恒温线以上的面积为正面积，恒温线以下的面积为负面积）∑F_0~x (h ? ℃)可按下列计算方法求得。
a.用求积仪求得。
b.把恒温线与胶砂温度曲线间的面积按几何形状划分为若干个小三角形、抛物线、梯形面积F₁，F₂, F₃, ???（h·℃)等，分别计算，然后将其相加，因为1cm²相当于5h·℃，所以总面积乘以5即得∑F_0~x(h ·℃)。
c.近似矩形法。如图7-2-34所示，以每5h (1cm)作为一个计算单位，并作为矩形的宽度，矩形的长度（温度值）通过面积补偿确定。在图7-2-34补偿的面积中间选一点，这一点如能使一个计算单位内阴影面积与曲线外的空白面积相等，那么这一点的高度便可作为矩形的长度，然后与宽度相乘即得矩形的面积。将每一个矩形的面积相加，再乘以5即得∑F_0~x(h ·℃)。

d.用电子仪器自动记录和计算。
e.其他方法。
②试验用水泥质量（G）按式（7-2-36)计算，计算结果保留至1g:
       G=800/[4+(P+5%)]           (7-2-36)
式中G——试验用水泥质量，g;
       P——水泥净浆标准稠度，
   800——试验用水泥胶砂总质量，g;
    5%——加水系数。
③试验中用水量（M₁)按式（7-2-37)计算，计算结果保留至1mL:
       M₁=G(P + 5%)      (7-2-37)
式中M₁——试验中用水量，mL;
         P——水泥净浆标准稠度，％。
④总热容量的计算。根据水量及热量计的热容量C，按式（7-2-38)计算，计算结果保留至 0. 1J/℃:
       C_p = [0. 84X(800-M₁)] + 4. 1816M₁+C       (7-2-38)
式中C_p——装入水泥胶砂后的热量计的总热容量，J/℃;
       M₁——试验中用水量，mL;
         C——热量计的热容量，J/℃。
⑤总热量的计算Q_x。在某个水化龄期时，水泥水化放出的总热量为热量计中蓄积和散失到环境中热量的总和，Q_x按式（7-2-39)计算，计算结果保留至0. 1J:
        Q_x = C_p (t_x-t₀) + K∑F_0~x                       (7-2-39)
式中 Q_x——某个龄期时水泥水化放出的总热量，J;
       C_p ——装水泥胶砂后热量计的总热容 J/r；
         t_x——龄期为x小时的水泥胶砂温度，℃;
         t₀——水泥胶砂的初始温度，℃;
         K——热量计的散热常数，J/(h ? ℃);
 ∑F_0~x——在0?x小时水槽温度恒温线与胶砂温度曲线间的面积，h ? ℃。
⑥水泥水化热的计算q_x。在水化龄期x小时水泥的水化热q_x按式（7-2-40)计算，计算结果保留至1J/g:
        q_x=Q_x/G           (7-2-40)
式中q_x——水泥某一龄期的水化热，J/g;
       Q_x——水泥某一龄期放出的总热量，J;
        G——试验用水泥质量，g。
(15)每个水泥样品水化热试验用两套热量计平行试验，两次试验结果相差小于12J/g时， 取平均值作为此水泥样品的水化热结果；两次试验结果相差大于12J/g时，应重做试验。
7.2.16.6水泥水化热（溶解热法）试验记录表和算例
试验编号：8-1000              制样日期：1989.3.15
试验日期：1989.3.15           水泥品种：粉煤灰水泥
混合材名称及掺量:粉煤灰30%  水化龄期：水化3d 续表 7.2.16.7溶解热法和直接法测定值之间的关系
溶解热方法和直接法水化热测定值之间的关系需要在大量试验的基础上提出，表7-2-7是文献提供的对比试验结果。
从整体看溶解热法结果比直接法偏高4%?5%。这主要是溶解热包括了水泥和水混合时的瞬间放热量及其水化时具有较大水灰比造成的。表7-2-7结果经数理统计，得两种测定值的关系式为：
        Y=21.02+0. 858X        (7-5-41)
式中 Y——直接法测定值，J/g;
        X——溶解热法测定值，J/g。
以上关系式的相关系数为0.97，说明溶解热法与直接法的结果相差不大，而且相关性较好，但由于样品数少，它仍只能是个大致的关系。 7.2.16. 8有关几个问题的讨论
（1）掺混合材水泥不溶物的影响   溶解热法是否适用于掺混合材水泥的水化热测定是大家普遍关心的问题。这主要是混合材较水泥熟料难溶，因此我们认为对这类水泥不能采用硅酸盐水泥的溶解期。通过试验发现，在延长溶解时间的情况下掺混合材水泥并不是都有不溶物存在，矿渣水泥的不溶物含量很少，有的几乎全部溶解，粉煤灰水泥和火山灰水泥的不溶物较多。水泥水化后不溶物一般随水化龄期的延长而略有增加。我们对掺30%粉煤灰水泥水化前后的不溶物进行X射线分析表明，水化前后的不溶物都是石英（SiO₂)、莫来石（3Al₂O₃ ? 2SiO₂)，没有发现其他矿物存在。同时从表7-2-8 可以看出，掺混合材水泥与不掺混合材水泥溶解热的比值也随龄期延长而增加，因此可以认为不溶物的存在对溶解热结果不会带来明显的影响。  
日本水泥协会提出的粉煤灰水泥水化热溶解 热法的测定也没有考虑不溶物的存在，估计也是 因为它对水化热无大的影响。
(2)溶解期测读时间  不同品种水泥在酸液中的溶解速度是不同的，因此溶解期测试时间应根据水泥达到完全或基本溶解所需要的时间来确定，在这个时间里水泥的溶解热已基本释放完毕，测试系统的温度趋于稳定，根据这一原则我们通 过试验规定了常用几个品种水泥的测读期，这个规定可能对某些水泥不尽合适，所以标准中补充规定如遇到溶解测读期完毕而温度上升还未达到均勻一致时，应根据温度上升速度稳定原则，测读至温升梯度稳定时为止。也就是说可以根据情况延长测读期。国际上美、英、日、德等国标准测读期大都规定在40min，因为它们的水泥大部分是硅酸盐水泥。日本水泥协会规定粉煤灰水泥的测读期为0?80?120min，我们的工作证明这一规定是合理的，适用于我国掺混合材水泥。
(3)与几个主要国家方法的比较我国溶解热方法标准与其他国家有关标准在主要技术参数上的对比如表7-2-9。 由表7-2-9可以看出，我国与国外溶解热法的主要技术参数基本一致。
7.2.16.9溶解热法误差分析和试验
(1)CO₂的影响   溶解热法试验过程中，造成误差的因素在于水化的水泥样品处理过程中吸收了CO₂，使部分水化的水泥试样溶解热降低，而使水化热结果偏离。从实际试验中可以看出，试样在空气中暴露时间越长，则溶解热越低，其主要原因是碳酸钙的溶解热比氢氧化钙的溶解热小，一般水化的水泥试样在碾碎时很有可能吸收0.1%的CO₂,水化的水泥试样的溶解热约减少2. 0J/g，干水泥粉几乎不受CO₂的影响， 所以试验中要注意防止水化的水泥试样在空气中吸收CO₂的作用，否则对结果的正确性有很大的影响。
(2)试样灼烧后质量（烧失量）的影响   溶解热计算是以灼烧后的质量为基准的，进行灼烧测重的试样与测定溶解热的试样必须一致。在试验过程中，由于两者试样的称量，试验有先有后，要特别注意这一点。另外从试验中发现，有个别水化水泥在900℃温度下灼烧时与瓷坩埚起作用，使一部分试样粘在坩埚上，影响结果的准确性，如烧失量差0.2%，所测溶解热约差 2. 0J/g。
(3)仪器热容量的影响  热量计的热容量是用来校正用的，必须正确测定。方法中规定热量计的条件如有改变，热容量必须另行测定。例如重新涂蜡配制新的酸液或更换贝氏温度计等都须重新测定热容量，否则会影响溶解热结果，热容量相差1J/g，则溶解热要差1J/g。在测定热容量时，必须采用同一种氧化锌。
(4)测读温度数的误差   贝克曼差示温度计0.01℃，配有放大镜可读至0.001,如在测读温度过程中人为读数相差0.005℃，溶解热相差约2. 0J/g。
(5)称水化试样的影响    水化试样与空气接触时间长，水分也易蒸发，致使称样偏多，称样若带进0. 1g的误差，溶解热差4J/g左右。
(6)室温的影响   溶解热法要求试验在恒温室（20℃±1℃)中进行，因为室温的变化能影响上升温度校正值。
(7)水灰比的影响   方法规定，在制备水泥浆体时，采用0.4水灰比，这是比较大的，在搅拌3min后，水泥颗粒即开始往下沉，以致在倒入不同玻璃瓶内时会发生浓稀不匀现象。由于水化热随着水灰比的增加而增加，因此应注意尽量使水泥浆均匀一致。
7. 2. 16. 10水泥水化热测定方法评价
（1）直接法  采用的仪器设备较简单，试验操作方便，易于掌握和推广使用。多年实践证明：直接法测得的水泥水化热结果复演性较好，用此法可以测定7d以内任何时间的水化热及水化速率，可用来研究水化反应。该法缺点是测试时间长，而且不能测定较7d龄期更长的水化热。
（2）间接法    所测得的水化热包括了水泥和水混合时的瞬时放热量，其结果较直接法更为准确。该法可以测定较长龄期的水化热，如28d、3 个月、6个月等，每次试验时间短。但该法试验设备较贵重，测试方法繁杂，不易掌握，推广使用较困难。如对掺混合材水泥的溶解热测定时，因为混合材的溶解期长，试验要求延长溶解时间，但仍会由于部分混合材不能很快溶解完全，影响试验结果的准确性。
（3）混凝土绝热温升的试验特点    可以模拟大体积混凝土直接测定温升过程，切合实际施工的情况。试验结果表明，水泥品种、骨料、水泥用量、水灰比、混凝土拌合物温度对混凝土绝热温升过程有不同程度的影响。它较之间接法、直接法更有实际意义，可较好地反映大体积混凝土内部温升的情况，为大体积混凝土温度计算提供可靠的资料。此法仪器结构较简单，可测试28d龄期以内的温升，测更长龄期的温升则不适宜。