多通道等温微量热仪：外加剂对半水硫酸钙水化行为的研究

半水硫酸钙（CaSO₄·0.5H₂O），是一种广泛应用于建材、陶瓷、医疗等领域的重要气硬性胶凝材料，也是熟石膏的主要成分。其水化过程（转化为二水硫酸钙CaSO₄·2H₂O，即石膏）是一个快速、放热的相变过程。这一特性决定了石膏材料的凝结时间、早期强度发展和最终性能。

然而，为了调节工作性（如延缓凝结以满足施工要求）或优化性能（如提高强度），常需要添加各种外加剂，如缓凝剂、促凝剂等。然而，传统方法如维卡仪测凝结时间，难以实时、定量地揭示添加剂对水化动力学的细微影响。

多通道等温微量热仪为此提供了很好的解决方案，能够并行、高灵敏度地监测多种配方下水化反应的瞬时热流，将宏观的凝结时间转化为微观的热流变化，为研究外加剂的作用机理研究和高效筛选提供关键数据支撑。

图1 中科热仪MIC-90型多通道等温微量热仪

中科热仪的MIC-90型多通道等温微量热仪使用基于帕尔贴的高灵敏度热流传感器，通过Seebeck效应能够精准将通道内的热效应转换为热流信号输出，同时通过实时参比差示的方式能够有效地降低环境因素造成的热流基线扰动。

MIC-90型多通道等温微量热仪的核心优势：

• 空气循环浴精确控温，基线快速稳定；

• 帕尔贴量热传感器，提供很高的灵敏度；

• 可选3通道或8通道两种量热模块，并可以由用户在这两种模块间进行切换；

• 样品池容积25/100mL，可选材质有玻璃、金属或其他聚合物；

• 可以进行原位混合以研究外加剂等影响因素；

• 混合池配有电控自动搅拌装置，转速可调；

• 可以定制各种形态、材质的样品池，以满足不同压力、原位混合类型的应用。

1. 实验条件

测试仪器：中科热仪MIC-90型多通道等温微量热仪

样品池类型：原位混合搅拌样品池

实验样品：半水硫酸钙（CaSO₄·0.5H₂O）、去离子水、5%NaCl溶液

混合比例：液固比1：2

实验温度：25℃

2. 实验结果

半水硫酸钙的水合反应过程较快，传统的方法难以测量完整反应过程的热流变化。本实验使用的MIC-90多通道等温微量热仪配备了原位混合搅拌样品池装置，能够快速捕捉瞬时发生的反应热流变化，减少手动加样混合造成的热流损耗。

图2 不同外加剂下的半水硫酸钙水化热流曲线（25℃）

上图（图2）为两种不同溶液（去离子水、5%NaCl）外加后，半水硫酸钙水化过程的热流曲线。实验结果显示，与去离子水相比，氯化钠的加入能加速半水硫酸钙的水合反应，水化过程中最大放热峰值对应的时间提前0.7 h。然而，在水合反应的初始阶段，氯化钠的加入则不对其产生影响，初始阶段峰值均对应0.05 h。

表1 不同外加剂下的半水硫酸钙水化热流数据