混凝土胶凝材料水化热的影响因素分析

影响硅酸盐水泥水化热的因素很多，包括水泥的矿物组成、水灰比、养护温度、混合材料的种类与掺量等。

（一）水泥熟料的矿物成分

维尔巴克（Verbeck）等用最小二乘法取得的多元回归水化热经验公式见式（4-1）：

伍兹（Woods）等计算了系数a、b、c和d的值见表4-1。

表4-1显示：水泥主要矿物成分完全水化发生的热量最大的是C3A，其次是C3S，再次是C4AF和β C2S。C3A与C3S多的水泥，水化热大，发热速率快。美国材料试验学会在中热波特兰水泥标准中规定C3A+C3S小于58%，可以不要求水化热试验。由此可知，通过调整水泥熟料的矿物组成，可以降低水泥的水化热。

表4-1　水泥矿物的水化热（cal/g）

注 1cal=4．1868J。

（二）掺合料

大部分混凝土中都掺入不同数量的掺合料，蔡正咏根据水泥水化热的试验结果，提出了估计胶凝材料水化热的经验公式见式（4-2）：

式中 Qp——掺有掺合料的胶凝材料水化热，J/g；

Q0——不掺掺合料的胶凝材料水化热，J/g；

p——掺合料的掺量；

m——经验常数，介于0～1之间。(www.xing528.com)

由式（4-2）可知：胶凝材料中掺有掺合料时，其水化热将降低，而且掺合料掺量越大，水化热越低。

成都勘测设计研究院科学研究所研究了峨嵋水泥厂42．5MPa水泥和掺粉煤灰后的水化热，试验结果见表4-2。

表4-2　粉煤灰掺量对胶凝材料水化热的影响（J/g）

从表4-2可以看出，随着粉煤灰掺量的增加，碾压混凝土胶凝材料的总水化热降低，各龄期的水化热也相应降低，而且热峰出现时间推迟。

表4-3是坑口水电站和天生桥二级水电站胶凝材料水化热的试验结果。从表4-3也可以看出，随着粉煤灰掺量的增加，胶凝材料各龄期的水化热下降。

表4-3　坑口水电站和天生桥二级水电站胶凝材料水化热

（三）水胶比对胶凝材料水化热的影响

维尔巴克等人的研究资料表明水灰比对水化热有较大的影响，水化热随着水灰比的增加而加大。表4-4是成都勘测设计研究院科学研究所提供的不同水胶比情况下胶凝材料水化热的测试结果。表4-4中的试验结果表明：随着水胶比的增大，胶凝材料早期水化热增大。

表4-4　水胶比对胶凝材料水化热的影响

（四）外加剂对胶凝材料水化热的影响

缓凝型减水剂能延缓胶凝材料早期水化热释放速度，对粉煤灰的二次水化反应放热速度也起到延缓作用。水化温度提高，胶凝材料的早期水化热提高较大，后期基本相当。还有一些资料指出：灰砂比增大，胶凝材料早期水化热增高。但是，缓凝型减水剂的掺入、水化温度及灰砂比等对胶凝材料水化热的影响仅限于一定的水化龄期，对胶凝材料的最终水化热的影响非常小。

（五）温度

水泥水化热及其速率随着温度的升高而加大。