Conception of an isothermal calorimeter for concrete— Determination of the apparent activation energy: Fid-Bau Portal

Conception of an isothermal calorimeter for concrete— Determination of the apparent activation energy

Broda, M. / Wirquin, E. / Duthoit, B.

Abstract Instrumentation was developed to perform calorimetric tests on concrete in isothermal conditions using 0.11× 0.22 m cylindrical samples. The purpose of this article is to study the validity of Arrhenius' law and determine the changes occurring in the apparent activation energy of concrete as a function of temperature, by using this technique. Heat of hydration measurements were made for various isothermal curing conditions (10, 20, 30 and 40°C), enabling the apparent activation energy to be determined over this range of temperature using two different methods: the method of “superposition” and the method of “rates”. This parameter was calculated over a range of heat varying from 10 J/g to 140 J/g (corresponding to about 50% of the final value). The two methods give relatively similar results (with deviations of the order of 3 kJ/mol). However, it is noted that the apparent activation energy varies as a function of the temperature range considered, which limits the use of this technique to thin elements (of less than 0.2 m) subjected to slight temperature rises. In the cases of the concrete studied here, it seems however possible to use a single apparent activation energy value over the entire temperature range.

Résumé Une instrumentation a été développée pour effectuer des essais calorimétriques sur béton en conditions isothermes sur des échantillons cylindriques 0.11×0.22 m. L'objectif de cet article est, sur la base de cette technique, d'étudier la validité de la loi d'Arrhenius et de déterminer l'évolution de l'énergie d'activation apparente du béton en fonction de la température. Des mesures de chaleur d'hydratation ont été réalisées pour des conditions diverses de cure isotherme (10, 20, 30 et 40°C) et nous ont permis de déterminer l'énergie d'activation apparente sur cette plage de température par deux méthodes différentes: la méthode de «superposition» et la méthode des «vitesses». Ce paramètre a été calculé sur une plage de chaleur allant de 10 J/g à 140 J/g (correspondant à environ 50% de la valeur finale). Les deux méthodes donnent des résultats relativement proches (écarts de l'ordre de 3 kJ/mol). On constate cependant que l'énergie d'activation apparente varie en fonction de la plage de température considérée, ce qui limite l'utilisation de cette technique aux éléments minces (moins de 0,2 m) soumis à de faibles élévations de température. Pour le béton étudié, il semble cependant possible d'utiliser une énergie d'activation apparente unique sur la totalité de la plage de température.