水泥水化热专题研究：MIC-90多通道等温微量热仪应用案例

水泥水化热指水泥水化过程中放出的热量，水化热热力学及动力学特征即放热量的大小及放热时间对水泥的应用有重要影响。

水泥水化是一个受多重因素耦合影响的复杂过程，其放热行为直接决定材料的早期强度发展、工作性及长期耐久性。系统研究环境条件（如养护温度）、材料配比（如水灰比）、化学调控（如外加剂）及复合体系组分（如土壤掺杂）等多变量对水化进程的影响规律，对于实现水泥基材料的精准配比设计、性能预判及工程质量管控具有重要理论与应用价值。然而，传统单次实验方法效率低下，且变量间的交互影响难以在一致条件下进行有效比较。

MIC-90多通道等温微量热仪凭借其多样品平行检测、高灵敏度热流捕捉、精准恒温控制及原位混合样品的核心优势，可同步记录多达8个不同配方的完整水化热曲线，量化分析各变量对水化诱导期、放热峰值、累计放热量等关键参数的影响，为配比优化、养护方案制定提供科学依据。

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。

特点及优势：

测试精度及灵敏度

• 空气循环浴精确控温（温度稳定性±0.002℃），基线快速稳定；

• 帕尔贴量热传感器，提供很高灵敏度；

灵活性

• 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。

通过MIC-90多通道等温微量热仪对同种水泥在四种不同温度（20℃、25℃、30℃、40℃）下的水化过程进行连续监测，得到如图2所示的热流曲线。量热曲线反映了在测量的温度范围内，温度越高，该水泥水化放热峰出现时间越早且峰值越大，这表明了温度显著加速了水化反应，缩短了诱导期。

图2 不同温度下的水化热流曲线（水灰比0.5）

2、不同水灰比的水泥水化热研究

基于多通道设计，对不同水灰比（0.4、0.45、0.5、0.6）进行横向对比，连续监测了多组水化热流曲线，如图3所示。其中，水灰比0.5的样品组，放热峰峰值最大。实验结果表明，对于该水泥样品，随着水灰比的增大（0.4-0.6范围内），放热峰峰值呈现出先升高后降低的趋势。因此，可通过优化水灰比确保其水化进程与施工、养护需求匹配。

图3 不同水灰比的水化热流曲线（25℃）

3、不同外加剂下水泥水化热研究

为探究不同外加剂及温度对水泥水化进程的影响，实验采用MIC-90连续同步监测了对照组、外加促凝剂（NaCl）组、外加缓凝剂（柠檬酸）组、外加剂共同作用组在两种温度下的水化过程，得到的热流曲线如图4-5所示。

4、不同土壤掺杂量的水泥水化热研究

在路基稳定化、污染土壤固化处理等工程中，常需要将原位土壤与水泥混合形成复合体系。通过MIC-90连续监测不同土壤掺杂量的水泥水化进程，得到热流曲线如图6所示。与对照组相比，随着土壤掺杂量的增加，水化放热峰峰值逐渐降低，然而对于放热峰出现的时间影响不大。