阅读说明：本技术 水泥负温水化的评价方法及装置 (Method and device for evaluating cement negative temperature hydration ) 是由 叶家元 张文生 程华 王敬宇 任俊儒 于 2020-03-12 设计创作，主要内容包括：本发明的主要目的在于提供一种水泥负温水化的评价方法及装置。所述方法包括以下步骤：将测试温度T<Sub>1</Sub>的水泥配制为浆体；获取其温度随测量时间的变化关系；测试环境保持于测试温度下,浆体与环境间的散热常数≤100焦耳/(小时×摄氏度)；由浆体的温度变化计算得到温度极值T<Sub>2</Sub>；若不存在T<Sub>2</Sub>或者(T<Sub>2</Sub>-T<Sub>1</Sub>)<10℃,则判定其不适用于该测试温度对应的负温环境施工。所要解决的技术问题是此方法及装置可以快速直观地获取水泥于负温下水化时浆体的温度变化,准确地评价水泥于该负温下是否发生了水化,以及水泥于该负温下的水化反应的速度和剧烈程度如何,极大地缩短了水泥产品的研发时间,提高了效率,也能定性、定量地评价和预测负温水泥的性能,从而更加适于实用。(The invention mainly aims to provide a method and a device for evaluating cement negative temperature hydration. The method comprises the following steps: will test the temperature T 1 Preparing the cement into slurry, obtaining the change relation of the temperature along with the measuring time, keeping the testing environment at the testing temperature, and calculating the temperature extreme value T according to the temperature change of the slurry, wherein the heat dissipation constant between the slurry and the environment is less than or equal to 100 joules/(hour × DEG C) 2 (ii) a If T is not present 2 Or (T) 2 ‑T 1 )<And if the temperature is 10 ℃, judging that the construction is not suitable for the negative temperature environment construction corresponding to the testing temperature. The method and the device can quickly and intuitively acquire the temperature change of the slurry when the cement is hydrated at the negative temperature, accurately evaluate whether the cement is hydrated at the negative temperature and how fast and violent the hydration reaction of the cement at the negative temperature, greatly shorten the research and development time of cement products, improve the efficiency, and qualitatively and quantitatively evaluate and predict the performance of the negative temperature cement, thereby being more practical.)

水泥负温水化的评价方法及装置

技术领域

本发明属于水泥性能测量技术领域，特别是涉及一种水泥负温水化的评价方法及装置。

背景技术

冬季负温施工越来越常见，且随着我国极地战略的提出，开发满足负温环境要求的水泥基胶凝材料则显得极为迫切。在负温条件下，水泥的水化反应是否会发生、水化反应的速度快慢以及剧烈程度等是决定其是否适合于负温环境施工的关键。因此，水泥负温水化性能的评价和测试对负温环境用水泥配制与施工极其重要。

根据现有技术的调研，目前并未见专门针对负温条件下水泥水化性能评价的方法和装置。因此，对于水泥负温水化性能的评价目前还是空白，给研发人员的研发效果评价、研发效率提升造成了很大的困难。

现有技术中，《水泥水化热测定方法》(GB/T 12959-2008)中规定了水泥水化热的测定方法。该标准规定的试验环境温度为20℃，相应地相关仪器所处的环境温度也为20℃。不仅如此，该标准还要求水泥水化热测定仪水槽中的水始终与环境温度保持一致(即保持20℃)。显然，该标准规定的方法及所述的仪器设备并不适用于负温环境施工的水泥水化性能的评价。原因如下：(1)水槽中的水在负温条件下并不能呈液态；(2)仪器的温度传感器等精密部件不适应于负温环境。

基于以上背景，建立一种适用于负温环境施工用的水泥的水化性能评价方法以及研发一种水泥负温水化的评价装置很则有必要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水泥负温水化的评价方法及装置，所要解决的技术问题是针对现有方法及装置不适用于负温环境下水泥负温水化性能评价的问题，提出一种水泥负温水化的评价方法及装置，可以快速直观地获取水泥于负温下水化时浆体的温度变化曲线，可以准确地评价水泥于该负温下是否发生了水化，以及水泥于该负温下的水化反应的速度和剧烈程度如何，极大地缩短了水泥产品的研发时间，提高了效率，也能定性、定量地评价和预测负温水泥的性能，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种水泥负温水化的评价方法，其包括以下步骤：

1)将测试温度的水泥及辅料配制为测试温度的浆体；其中，所述的测试温度T₁≤0℃；

2)获取所述的浆体的温度随测量时间的变化关系；其中，测试时间内的环境温度保持于测试温度；所述的浆体与所述的环境之间的散热常数≤100焦耳/(小时×摄氏度)；

3)将测量的浆体的温度对时间一阶求导和二阶求导，计算一阶导数等于0且二阶导数小于0的时间数值t；

若不存在所述的时间数值t，则视为所述的水泥在该测试温度下不能水化，判定所述的水泥不适用于该测试温度下施工；或者，

取时间数值t中最小的时刻所对应的温度为T₂，计算ΔT＝T₂-T₁，单位为℃；若ΔT<10℃，则视为所述的水泥在该测试温度下难以水化，判定所述的水泥不适用于该测试温度下施工。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的方法，其中当测试温度为-30℃～-20℃时，若测量结果符合以下的条件：ΔT≥45℃，且t₁≤40min、t₂≤200min；或者，30℃≤ΔT<45℃，且t₁≤30min、t₂≤200min；或者，10℃≤ΔT<30℃，且t₁≤20min、t₂≤100min；则判定所述的水泥适于在-30℃～-20℃环境下施工；其中，t₁为温度变化的外延起始时间，t₂为温度变化的外延终止时间。

优选的，前述的方法，其中当测试温度为-20℃～-10℃时，若测量结果符合以下的条件：ΔT≥45℃，且t₁≤40min、t₂≤200min；或者，30℃≤ΔT<45℃，且t₁≤30min、t₂≤200min；或者，10℃≤ΔT<30℃，且t₁≤20min、t₂≤100min；则判定所述的水泥适于在-20℃～-10℃环境下施工；其中，t₁为温度变化的外延起始时间，t₂为温度变化的外延终止时间。

优选的，前述的方法，其中当测试温度为-10℃～0℃时，若测量结果符合以下的条件：ΔT≥30℃，且t₁≤40min、t₂≤200min；或者，10℃≤ΔT<30℃，且t₁≤20min、t₂≤200min；则判定所述的水泥适于在-10℃～0℃环境下施工；其中，t₁为温度变化的外延起始时间，t₂为温度变化的外延终止时间。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种水泥负温水化的评价装置，包括恒温浴箱体，其包括：

密闭容器，其包括可拆卸连接的筒体和盖体；所述的筒体和盖体由内而外依次包括内壁、保温材料层和外壁；所述的盖体上设置有传感器接口；

温度传感器，通过所述的传感器接口可拆卸地连接于所述的盖体上；所述的温度传感器的中上部设置有螺纹用以安装传感器保护壳；

反应容器，活动设置于密闭容器内用以盛装浆体；其底面与密闭容器的底面之间采用保温材料层隔离，其侧壁与密闭容器的侧壁设置有间隙；

支架，设置于所述的恒温浴箱体内用以支撑所述的密闭容器。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的装置，其还包括金属夹用以将所述的温度传感器固定于所述的盖体上；所述的金属夹的上方设置有可旋转的扳手，所述的金属夹与扳手为一体加工。

优选的，前述的装置，其中所述的密闭容器置于恒温浴中恒温；其外壁距离恒温浴箱体的侧壁、底面和液面的尺寸均≥10mm。

优选的，前述的装置，其中所述的密闭容器的散热常数≤100焦耳/(小时×摄氏度)。

优选的，前述的装置，其中所述的温度传感器量程为-35～60℃；所述的恒温浴箱体上设置有温度监控装置，其量程为-40～60℃。

借由上述技术方案，本发明提出的一种水泥负温水化的评价方法及装置至少具有下列优点：

1、本发明提出的水泥负温水化的评价方法及装置，其通过绝热的密闭容器，采用聚氨酯层及空气层隔离水泥浆体与外界环境，具有良好的隔热效果，可以防止水泥水化时释放热量的散失，便于获得能够准确反应水化过程的温度变化曲线；

2、本发明提出的水泥负温水化的评价方法及装置，其中密闭容器的筒体和盖体采用螺纹旋转的方式连接，既具有好的密封性，又方便实用，操作简单；

3、本发明提出的水泥负温水化的评价方法及装置，金属盖体采用U型设计，且填充聚氨酯层，温度传感器可插入其传感器接口进入浆体的内部，进一步保证了整个装置的保温性能，从而保证了评价结果的相对准确性；

4、本发明提出的水泥负温水化的评价方法及装置，其采用带螺纹的金属夹固定温度传感器，从而避免了温度传感器多次插取导致的盖体上接口直径扩大，影响其密封性；而且，在拆换时只需替换相对应的金属夹即可，延长装置的使用寿命，且大幅降低了维修难度与成本；

5、本发明提出的水泥负温水化的评价方法及装置，其温度传感器中上部设置有螺纹并安装有塑料保护壳，从而可实现温度传感器与塑料保护壳的有效分离，再次测试时重新安装配套的塑料保护壳即可，不需要每次都更换新的传感器，极大地延长了温度传感器的使用次数，显著降低了成本；而且，所述的温度传感器可有效地没入水泥浆体中，保证了测试的温度曲线的准确性；

6、本发明提出的水泥负温水化的评价方法及装置，其通过大量的实验室数据摸索总结出水泥负温下水化反应评价的标准，利用其评价水泥负温水化性能的数据，与极寒地区工程施工实际的数据相吻合，既可以有效地指导水泥产品的研发，又可以为适用极寒地区产品的性能评价提供依据。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是在-10℃环境下水泥水化温度变化曲线；

图2是在-20℃环境下水泥水化温度变化曲线；

图3是在-30℃环境下水泥水化温度变化曲线；

图4是本发明提出的装置中水泥浆体反应系统的结构示意图；

图5本发明提出的水泥负温水化评价装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种水泥负温水化的评价方法及装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明提出一种水泥负温水化的评价方法，其包括以下步骤：1)将测试温度的水泥及辅料配制为测试温度的浆体；其中，所述的测试温度T₁≤0℃；2)获取所述的浆体的温度随测量时间的变化关系；其中，测试时间内的环境温度保持于测试温度；所述的浆体与所述的环境之间的散热常数≤100焦耳/(小时×摄氏度)；3)将测量的浆体的温度对时间一阶求导和二阶求导，计算一阶导数等于0且二阶导数小于0的时间数值t；若不存在所述的时间数值t，则视为所述的水泥在该测试温度下不能水化，判定所述的水泥不适用于该测试温度下施工；或者，取时间数值t中最小的时刻所对应的温度为T₂，计算ΔT＝T₂-T₁，单位为℃；若ΔT<10℃，则视为所述的水泥在该测试温度下难以水化，判定所述的水泥不适用于该测试温度下施工。

在水泥评价时，先将待评价的水泥及辅料于测试温度下第一恒温，将其配制为测试温度的浆体并将浆体置于保温的密闭容器中；将所述的密闭容器置于测试温度下进行第二恒温，获取测量时间内所述的浆体的温度。

在被评价的负温条件下，水泥的水化是否发生可以根据水泥的温度变化是否出现温升的极大值进行判断。因为在任何时间内，浆体的温度有明显温升，比如10℃，就可以判定水化反应发生了。只要水泥发生了水化反应，浆体就会放出热量；而只要放出热量，浆体就会被加热，相应地其温度就会升高。水的比热容为4.2千焦/(千克×摄氏度)，浆体的比热容比水大。因此，温升大于等于10℃时则足以说明水泥发生了水化反应。

优选的，所述的测试温度为-30℃～0℃；所述的方法适用于评价极寒地区-30℃～0℃的环境下施工的水泥基胶凝材料的水化性能。

所述的水泥在评价的负温环境下不会结冰时才可以通过此评价方法进行评价。

本发明的测试方法通过大量的试验评价，其可以指导极寒地区施工时水泥的选择提供技术支持和指导，具体的选择可以参考如下表1所示。

表1不同负温环境下适用水泥推荐方案

上述表1中，t₁为所述的温度变化的起始时间。需要说明的是，这里的起始时间并不是绝对意义的开始时间，而是发生拐弯的两段温度变化曲线的切线交点对应的时间，其数值大于绝对起始时间(相对于测试温度开始出现温度上升的时间)，因此t₁也称为外推起始时间；同理，t₂为所述的温度变化的结束时间，也称为外推终止时间。

现有技术中对于水泥水化性能的评价是在正温条件下进行的，但是随着科技的发展，对于负温施工的水泥有很大的需求。申请人在长期研究负温水泥配方的过程中，发现采用现有的测试方法难以评价所研发的负温水泥的负温施工性能。为了快速评价水泥的负温水化性能，申请人通过长期的研究总结提出负温水泥的性能和实际施工性能的数据测评依据，建立了本发明的水泥负温水化评价方法，可以快速地评价所研发的新配方的性能指标并预测其工程效果。

所述的水泥为能够负温施工的水泥。在测试时，将水泥等粉体原料于第一恒温温度下在负温的空气中恒温一定时间后将其混合，再按照水泥的配方向其中添加经过第一恒温的减水剂、保水剂、缓凝剂和早强剂等必要的外加剂，将所得的粉体搅拌混合；按水泥的配方，在水中添加第一恒温后的防冻剂，搅拌溶解，并置于第一恒温温度下在负温的空气中恒温一定时间；将上述拌合的粉体倒入添加防冻剂的水溶液中搅拌，得到浆体用于测试。

优选的，所述的第一恒温采用负温空气浴；所述的空气浴可以是负温冷冻箱、负温实验箱、恒温冰箱或者恒温的冷库等；所述的第二恒温采用负温液体浴。

所述的第一恒温采用负温空气浴旨在为测试用的原材料提供一个模拟真实环境下的原料储存环境，从而能够更好地获得水泥水化的特性数据。所述的第二恒温采用负温液体浴进行，液体浴箱体中盛放防冻液或者防冻液的水溶液。此处采用液体浴而非冷冻箱，其原因一方面在于：液体的导热系数普遍高于空气的导热系数。以乙二醇的水溶液为例，其导热系数根据溶液的浓度而有所不同，但是其导热系数最低约为0.2瓦特/(米×摄氏度)左右，而空气的导热系数仅约为0.023瓦特/(米×摄氏度)。可见，乙二醇水溶液的导热系数大，有利于液体浴整体上更快地达到第一恒温的负温环境，以便提升测试效率。另一方面在于：液体的比热容大于气体的比热容。一般来讲，空气的比热容约为1千焦/(千克×摄氏度)，而乙二醇水溶液的比热容约为3千焦/(千克×摄氏度)，且乙二醇水溶液的密度要远大于空气的密度。因此，采用比热容高且密度大的乙二醇水溶液恒温，在体积相差不多的情况下，乙二醇水溶液更有利于保持装置内部温度的稳定，从而提升测试结果的准确性。此外，液体浴也更有利于实现负温水化测试装置的小型化和一体化，有利于实验操作。

优选的，所述的乙二醇水溶液的浓度根据拟测试的负温温度进行确定，只要保证在该测试温度下所述的溶液呈液态即可。

优选的，所述的密闭容器置于负温液体浴中恒温；其外壁距离液体浴的侧壁、底面和液面的尺寸均≥10mm。

为了减少外界环境对于密闭容器周边环境的干扰而影响水泥浆体温度的变化，本发明的技术方案中密闭容器的位置，要求各个方向距离液体浴的箱体均保持一定的距离，且密闭容器的上表面距离液面也需要保持一定的距离。从测试准确度的角度考虑，此距离一般应≥10mm，但是实际操作中此距离也不宜太大，以便于实现恒温装置的小型化和一体化。

优选的，密闭容器与外界的各个接口部位均需保证密封性，以防止乙二醇水溶液渗入密闭容器的内部；可采用聚四氟乙烯密封。

优选的，所述的密闭容器的散热常数≤100焦耳/(小时×摄氏度)。

所述的密闭容器应采用绝热结构设置。需要说明的是，此处所述的绝热是最理想化状态，但是实际操作中该密闭容器难以做到绝对的绝热。

本发明的测试方法中，为了使浆体在水化发生之前能够持续稳定在该负温测试温度下，因此必须通过第二恒温液体浴为其提供一个非常稳定的外界环境，弥补密闭容器非完全绝热的缺陷，以避免浆体未启动水化时其温度就受外界环境的影响而发生诸如升高等扰动。若这种情况发生，待监测到水化反应发生时，则难以说清楚水化是在设定负温测试温度下启动的还是因温度扰动升高后而启动的。水化反应一旦启动之后，本发明希望所述的密闭容器尽可能绝热以防止容器热交换而避免浆体温度数据失真，且采用第二恒温液体浴以始终保持外界环境温度(设定的负温测试温度)不变，进而使得测试期间内所有温度数据均基于相同基点，即均基于设定的负温测试温度，以保证测试结果的准确性。

本发明的技术方案中对于该密闭容器采用了保温措施控制其散热常数，以使得浆体水化时的热量能够最大化地保持，尽量减少其水化热量的散失，以能够准确地通过浆体温度的变化评价水泥的水化是否发生，以及水泥水化的速度快慢和反应发生的剧烈程度。

所述的第二恒温液体浴在水化启动之前对所述的密闭容器进行恒温，以使浆体能保持在测试温度下恒定，避免影响水化启动温度的监测。在水化启动之后，所述的第二恒温浴需要继续为所述的密闭容器恒温，以保证外界环境温度的基点不变，以提高本发明的评价方法的数据重复性和再现性。

优选的，测试时每种水泥平行测试两个样品，结果取其平均值。

这里需要说明的是通过本测试方法进行水泥负温水化性能的评价时，一组测试需要同时独立进行两个样品的试验，以保证该组测试结果的准确性。故每次测试均需要两套测试装置同时进行。

如附图4和附图5所示，本发明还提出一种水泥负温水化的评价装置，包括恒温浴箱体9，其包括：

密闭容器，其包括可拆卸连接的筒体1和盖体2；所述的筒体1和盖体2由内而外依次包括内壁11、保温材料层12和外壁13；所述的盖体2上设置有传感器接口21；

温度传感器3，通过所述的传感器接口21可拆卸地连接于所述的盖体2上；所述的温度传感器3的中上部设置有螺纹31用以安装传感器保护壳32。

反应容器4，活动设置于密闭容器内用以盛装浆体6；其底面与密闭容器的底面之间采用保温材料层41隔离，其侧壁与密闭容器的侧壁设置有间隙42；

支架8，设置于所述的恒温浴箱体9内用以支撑所述的密闭容器。

所述的密闭容器和反应容器组合为水泥浆体反应系统，所述的水泥按照配方和工艺配制为浆体后，将其装入所述的反应容器中发生水化反应。

在测试时，将按照配方和工艺配制好的浆体装入反应容器中，再将反应容器放进密闭容器中；将所述的温度传感器安装于所述的盖体上；所述的传感器插入浆体内进行温度测量；在传感器的下部安装有塑料材质的保护壳用以保护传感器，其通过传感器螺纹套于传感器外部，可根据需要随时装卸与更换，其可避免传感器与固化后的浆体凝固到一起而导致温度传感器被破坏。

在测试结束后，水泥浆体凝结硬化并与塑料的传感器保护壳紧紧粘结在一起，通过旋转金属盖体带动温度传感器与传感器塑料保护壳分离，取出温度传感器后再取出装有硬化水泥浆体的塑料筒，以便进行下一次测试。

优选的，在一个实施例中所述的密闭容器的筒体为两个直径不同并带有底盖的金属筒(称为外金属筒和内金属筒)套装在一起，在内金属筒和外金属筒之间填充保温材料层；在一个实施例中两个筒之间填充的是聚氨酯，在使用过程中所述的聚氨酯无需更换。聚氨酯具有良好的保温效果，可近似实现该系统为绝热系统的要求。

优选的，在一个实施例中外金属筒的材质为黄铜，其外径为162mm，内径为160mm，外高为201mm，内高为200mm，上表面外部刻有1.5mm的螺纹，其侧面与底面厚度均为1mm。内金属筒的材质为黄铜，其外径为130mm，内径为128mm，外高为185mm，内高为184mm，侧面与底面厚度均为1mm。制作时，内、外金属筒间填充聚氨酯，底面与侧面的聚氨酯厚度均为15mm。

优选的，在一个实施例中所述的盖体也是由两个直径不同并带有底盖的金属筒套装在一起。其中，所述的筒体外侧设置有外螺纹，所述的盖体内侧设置有内螺纹，所述的筒体和盖体通过螺纹配合连接实现密闭容器的密封。

优选的，在一个实施例中金属盖体的材质为黄铜，呈U型，内径为163.5mm，内高为20mm，外径为185mm，外高为30mm。内壁刻有1.5mm螺纹，可与外金属筒拧合。盖中心小孔直径为30mm，内壁刻有1.5mm内螺纹。金属盖内部填充聚氨酯。

优选的，所述的筒体和盖体的外壁采用材料黄铜制作，其原因在于材料黄铜具有的优良的导热性，其传热快，能够使密闭容器外壁与液体浴中液体的温度迅速平衡，维持反应环境的稳定。

优选的，所述的保温材料采用聚氨酯泡沫。在使用过程中，所述的聚氨酯无需更换。由于所述的聚氨酯具有良好的保温效果，该密闭容器可近似实现该水化反应系统绝热的要求。

优选的，所述的密闭容器放置于充满防冻液10的恒温浴箱体9中的支架8上。

优选的，在一个实施例中所述的恒温浴箱体的内长为500mm，内宽为250mm，厚为2mm。所述的恒温浴箱体为塑料材质，测试时内部充满乙二醇溶液。恒温浴箱体中上部安装有支架，以便固定水化温度测定装置。恒温浴箱体中有独立温度监控装置，可监测水槽内乙二醇溶液温度。

优选的，所述的支架为两个，在每次测试时可以同时平行测试两个样品以保证测试结果的准确性。

优选的，在一个实施例中所述的支架为黄铜材质，长、宽与水槽内尺寸相同，厚度为1mm。开有直径为162mm的两圆孔，可将水化温度测定装置放入圆孔中进行固定。

优选的，在一个实施例中所述的内金属筒内放置一个外径略小于内金属筒内径的塑料筒，也即反应容器，用于装水泥浆体。塑料筒底部有聚氨酯垫层，其四周空间由空气隔离层填充。

优选的，在一个实施例中所述的反应容器，也即塑料筒的外径为124mm，内径为120mm，外高为150mm，内高为148mm，侧面与底面厚度均为2mm。塑料筒置于内金属筒，其底部填充有厚度为34mm的聚氨酯，侧方不填充，充满空气。事先制作好此聚氨酯层，避免其粘连塑料筒。使用过程中，该聚氨酯层无需更换。由于塑料筒与内金属筒的侧壁间有空隙(空气层)，故塑料筒放入内金属筒或从内金属筒中取出均很方便。

优选的，所述的装置还包括温度记录装置7。所述的温度记录装置采用市面有售的现有技术产品。测试时，将所述的温度传感器插入所述的密闭容器中，没入浆体以便于准确获取浆体的实时温度数据。所述的温度传感器与密闭容器的接口必须密封以免密闭容器中渗入液体。

优选的，所述的温度记录装置通过数据线连接所述的温度传感器实时记录温度数据。

优选的，所述的温度记录装置内设置储存卡进行记录，其数据可导入电脑进行数据呈现和分析。

根据本发明的方法的测试要求，其旨在测试水泥的负温水化性能，因此本发明配置的温度传感器以及恒温浴对于其工作温度均有要求。

优选的，用于获取浆体温度的温度传感器，其量程为-35～60℃，精度为0.1℃。

优选的，用于提供负温环境的恒温浴的温度监控装置的量程为-40～60℃，精度为0.1℃。

所述的温度监控装置可实时显示温度数据，以实现实时监控。

本发明的装置使用前需对装置的散热常数进行测定，要求所述的装置在测试负温环境下的散热常数均小于100焦耳/(小时×摄氏度)，满足标准(GB/T 12959-2008)中的要求，允许其用于水泥水化的评价和测试。

优选的，其还包括金属夹5用以将所述的温度传感器3固定于所述的盖体2上；所述的金属夹5的上方设置有可旋转的扳手，所述的金属夹5与扳手为一体加工。

所述的圆柱体金属夹外表面设置有螺纹，可通过螺纹旋入金属盖的小孔(传感器接口)中进行固定。所述的金属夹内表面具有一定的摩擦力，可夹紧所述的温度传感器使其固定于所述的盖体上。若所述的温度传感器损坏，可旋转固定温度传感器的金属夹，将所述的温度传感器和所述的盖体分离，卸下金属夹，即可取出损坏传感器并更换完好传感器。

所述的金属夹可以更方便地将温度传感器与盖体的接口之间的安装与拆卸。

优选的，在一个实施例中所述的金属夹和扳手采用材料黄铜或铁制作。

优选的，在一个实施例中金属夹圆柱体部分的外径为30mm，内径为28mm，高为40mm。其内部光滑，可夹紧传感器上部分；外部有螺纹，螺纹深度1.5mm，可旋入金属盖体中心的温度传感器接口。

优选的，在一个实施例中所述的金属夹的内表面设置有硅胶垫，以便于保证温度传感器固定可靠且具有良好的密封性。

使用时，事先将装有塑料壳的传感器通过金属夹安装到金属盖，调整好位置。随后将水泥浆体注入塑料筒内，拧紧金属盖，即可实时记录水泥浆内部温度变化。

使用本发明的方法及装置进行水泥负温水化的温度曲线过程如下：

测试前24h，将准备好的乙二醇水溶液放入恒温浴箱体内，置于负温环境中。特别指出的是，水泥负温水化测定的是恒定环境温度下的水泥水化温度及其变化。乙二醇水溶液的作用是为了保证测试时的外界环境温度恒定。

测试前将本发明的装置各部件和相关用品在负温环境中放置24h以上。特别指出的是，一组测试需要同时独立进行两次试验，以保证该组测试的准确性。故每次测试需要两套本装置。

确定净浆试样标准稠度的用水量。在负温环境中，按照GB/T 1346-2011测出每个水泥样品的标准稠度用水量，并记录。需要指出的是，所述水为添加有防冻剂的水溶液，其凝固点(冰点)远远低于0℃。例如，添加有26.67％硝酸钙与6.67％甲酸钙的水溶液，其凝固点可降低至-24℃。

确定砂浆试样用水量。在负温环境中，称取标准砂1350g，水泥450g，加水量按下式计算，计算结果保留至1mL；

M＝(P+5％)×450

式中：M—用水量，单位为毫升(mL)；P—标准稠度用水量，％；5％为加水系数。

在负温环境中，用潮湿绒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，把搅拌锅固定在搅拌机机座上，开动搅拌机慢速搅拌30s后在20s内徐徐加入已称量好的水，继续慢速搅拌60s，然后再快速搅拌60s。改变搅拌速度时不停机。

在负温环境中，搅拌完毕后迅速取下搅拌锅并用勺子搅拌几次，然后称取2份质量为(800±1)g的胶砂，分别装入已准备好两个塑料筒中，将组装好的金属盖拧紧，使得位于螺纹以下部分的传感器浸入浆体，此时记录装置同时进行记录。需要注意的是，砂浆高度不要超过螺纹部分。

整个过程中除记录装置外其他各部分均浸在乙二醇溶液中，且乙二醇液面至少比水泥浆体反应系统上表面高10mm，并监测环境温度的波动范围。允许波动范围为±0.1℃。需要指出的是，用凡士林密封金属盖，防止乙二醇溶液进入装置内部。

测试完毕后，水泥浆体已凝结硬化，塑料壳与水泥浆体紧紧粘在一起，拧开金属盖将使得塑料壳与传感器分离。先后取出传感器与塑料筒，将新塑料壳安装到传感器上，用于下一次测试。

取出记录装置中的储存卡，插入电脑后可读取数据。两次测试结果取平均值。

下面通过更为具体的实施例作进一步说明。在下述的实施例中，为了直观地表达浆体温度变化的过程，申请人将采集到的温度数据描绘为曲线给予呈现。在实际操作中，温度变化的数据可以通过各种数据处理软件处理后直接获得结果。

实施例1

测试前24h将准备好的乙二醇溶液放入水槽，置于-10℃环境中。测试前本装置各部件和相关用品在-10℃环境中放置24h以上。确定净浆试样标准稠度用水量。在-10℃条件下，按照GB/T 1346-2011测出每个水泥样品的标准稠度用水量，并记录。测得标准稠度用水量为0.23。确定砂浆试样用水量。在-10℃条件下，称取标准砂1350g，水泥450g，根据标准稠度用水量，胶砂试样用水量为126mL。

在-10℃条件下，用潮湿绒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，把搅拌锅固定在搅拌机机座上，开动搅拌机慢速搅拌30s后在20s内徐徐加入已称量好的水，继续慢速搅拌60s，然后再快速搅拌60s。改变搅拌速度时不停机。在-10℃条件下，搅拌完毕后迅速取下搅拌锅并用勺子搅拌几次，然后称取2份质量为(800±1)g的胶砂，分别装入已准备好的两个塑料筒中，将组装好的金属盖拧紧，使得位于螺纹以下部分的传感器浸入浆体，此时记录装置同时进行记录。需要注意的是，砂浆高度不要超过螺纹部分。整个过程中除记录装置外其他各部分均浸在乙二醇溶液中，且乙二醇液面至少比水泥浆体反应系统上表面高10mm，并控制环境温度为-10±0.1℃。需要指出的是，用凡士林密封金属盖，防止乙二醇溶液进入装置内部。

测试完毕后，水泥浆体已凝结硬化，塑料壳与水泥浆体紧紧粘在一起，拧开金属盖将使得塑料壳与传感器分离。先后取出传感器与塑料筒，将新塑料壳安装到传感器上，用于下一次测试。

取出记录装置中的储存卡，插入电脑后可读取数据。两次测试结果取平均值。测试结果如图1。图1为-10℃环境下水化温度曲线。

在实施例1中，当历时10min时，浆体对应最高温度为26℃，则温升为36℃，该值大于30℃而小于45℃；温度变化的外推开始时间为3min，外推终止时间为95min。根据判断准则，该水泥适用于-10～0℃负温环境施工。

实施例2

测试前24h将准备好的乙二醇溶液放入水槽，置于-20℃环境中。测试前本装置各部件和相关用品在-20℃环境中放置24h以上。确定净浆试样标准稠度用水量。在-20℃条件下，按照GB/T 1346-2011测出每个水泥样品的标准稠度用水量，并记录。测得标准稠度用水量为0.23。确定砂浆试样用水量。在-20℃条件下，称取标准砂1350g，水泥450g，根据标准稠度用水量，胶砂试样用水量为126mL。

在-20℃条件下，用潮湿绒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，把搅拌锅固定在搅拌机机座上，开动搅拌机慢速搅拌30s后在20s内徐徐加入已称量好的水，继续慢速搅拌60s，然后再快速搅拌60s。改变搅拌速度时不停机。在-20℃条件下，搅拌完毕后迅速取下搅拌锅并用勺子搅拌几次，然后称取2份质量为(800±1)g的胶砂，分别装入已准备好的两个塑料筒中，将组装好的金属盖拧紧，使得位于螺纹以下部分的传感器浸入浆体，此时记录装置同时进行记录。需要注意的是，砂浆高度不要超过螺纹7部分。整个过程中除记录装置外其他各部分均浸在乙二醇溶液中，且乙二醇液面至少比水泥浆体反应系统上表面高10mm，并控制环境温度为-20±0.1℃。需要指出的是，用凡士林密封金属盖，防止乙二醇溶液进入装置内部。

测试完毕后，水泥浆体已凝结硬化，塑料壳与水泥浆体紧紧粘在一起，拧开金属盖将使得塑料壳与传感器分离。先后取出传感器与塑料筒，将新塑料壳安装到传感器上，用于下一次测试。

取出记录装置中的储存卡，插入电脑后可读取数据。两次测试结果取平均值。测试结果如图2。图2为-20℃环境下水化温度曲线。

在实施例2中，当历时12min时，浆体对应最高温度为23℃，则温升为43℃，该值大于30℃而小于45℃；温度变化的外推开始时间为6min，外推终止时间为150min。根据判断准则，该水泥适用于-20～-10℃负温环境施工。

实施例3

测试前24h将准备好的乙二醇溶液放入水槽，置于-30℃环境中。测试前本装置各部件和相关用品在-30℃环境中放置24h以上。确定净浆试样标准稠度用水量。在-30℃条件下，按照GB/T 1346-2011测出每个水泥样品的标准稠度用水量，并记录。测得标准稠度用水量为0.23。确定砂浆试样用水量。在-30℃条件下，称取标准砂1350g，水泥450g，根据标准稠度用水量，胶砂试样用水量为126mL。

在-30℃条件下，用潮湿绒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，把搅拌锅固定在搅拌机机座上，开动搅拌机慢速搅拌30s后在20s内徐徐加入已称量好的水，继续慢速搅拌60s，然后再快速搅拌60s。改变搅拌速度时不停机。在-30℃条件下，搅拌完毕后迅速取下搅拌锅并用勺子搅拌几次，然后称取2份质量为(800±1)g的胶砂，分别装入已准备好的两个塑料筒中，将组装好的金属盖拧紧，使得位于螺纹以下部分的传感器浸入浆体，此时记录装置同时进行记录。需要注意的是，砂浆高度不要超过螺纹部分。整个过程中除记录装置外其他各部分均浸在乙二醇溶液中，且乙二醇液面至少比水泥浆体反应系统上表面高10mm，并控制环境温度为-30±0.1℃。需要指出的是，用凡士林密封金属盖，防止乙二醇溶液进入装置内部。

测试完毕后，水泥浆体已凝结硬化，塑料壳与水泥浆体紧紧粘在一起，拧开金属盖将使得塑料壳与传感器分离。先后取出传感器与塑料筒，将新塑料壳安装到传感器上，用于下一次测试。

取出记录装置中的储存卡，插入电脑后可读取数据。两次测试结果取平均值。测试结果如图3。图3为-30℃环境下水化温度曲线。

在实施例3中，当历时15min时，浆体对应最高温度为12℃，则温升为42℃，该值大于30℃而小于45℃；温度变化的外推开始时间为6min，外推终止时间为180min。根据判断准则，该水泥适用于-30～-20℃负温环境施工。

由实施例1、2、3的测试结果可知，本发明的方法及装置可很方便地测量砂浆试样内部温度随水化时间的变化，进而评判低温下水化反应是否启动及反应速度如何。在实施例1、2、3中，所有砂浆试样在数十分钟内均可观察到大于10℃温升，这说明在负温环境中水化反应确实发生了。比较实施例1、2、3的测试结果，在-10℃环境中试样温升最显著，-30℃环境中试样温升最小，即意味着-10℃条件下水化反应最为剧烈，-30℃条件下水化反应最为平缓，这与“温度是决定化学反应快慢的主要因素”理论一致。上述结果说明，利用本发明的方法和装置评价水化反应是可行的。

本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。