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前言

水泥是建筑中使用最多的材料之一。它由礦物、硅酸鹽、碳酸鹽和水的混合物組成。確切的成分、濕度等級和有機(jī)含量對最終產(chǎn)品的硬化時(shí)間和性能有很大的影響。因此對原材料和干水泥進(jìn)行分析是必要的。

實(shí)驗(yàn)

如下圖所示，樣品采用 TG-DSC（STA 法）進(jìn)行測量。水泥的主要成分是硅酸三鈣、硅酸二鈣和鋁酸三鈣，水泥與水混合后會(huì)慢慢形成水合物。在受熱分解時(shí)，樣品吸收的水分最先蒸發(fā)，然后硅酸鈣水合物發(fā)生分解，在 570 ℃ 時(shí)，鈣、鎂、鋁的氫氧化物相繼發(fā)生分解。從圖中可以觀察到這種影響，質(zhì)量損失（紅色曲線）與 DSC 信號（藍(lán)色曲線）中的吸熱效應(yīng)是相對應(yīng)的。最后，碳酸鈣發(fā)生分解，并釋放出 CO₂ ，在 800 ℃ 左右表現(xiàn)出巨大的質(zhì)量損失臺(tái)階。

前言

石膏的化學(xué)式為 CaSO₄?2H₂O（二水硫酸鈣）。石膏作為建筑材料具有多種用途。石膏是一種干粉，與水混合后會(huì)形成糊狀物，干燥后會(huì)變硬。石膏在干燥后仍然相當(dāng)柔軟，可以很容易地使用金屬工具進(jìn)行加工。半水合硫酸鈣（CaSO₄?? H₂O）與水反應(yīng)形成二水合硫酸鈣，當(dāng)加熱時(shí)，二水合硫酸鈣脫水并轉(zhuǎn)化為半水合硫酸鈣。CaSO₄?2H₂O 晶體的斷裂主要是由于 CaSO₄ 雙分子層（每層 Ca²⁺ 和 SO4^2- 交替相鄰）之間的氫鍵相對較弱所致。

實(shí)驗(yàn)

二水合硫酸鈣的兩段脫水發(fā)生在 100 °C 至 300 °C 之間。第一步脫水形成半水合物（從 CaSO₄?2H₂O 到 CaSO₄??H₂O）。第二部，進(jìn)一步脫水形成無水化合物（從 CaSO₄??H₂O 到 CaSO₄）。從 DSC 信號曲線上可以觀察到，在大約 340 ℃ 時(shí)，CaSO₄ 轉(zhuǎn)化為 β-CaSO₄ ，并伴隨著放熱效應(yīng)的產(chǎn)生。在約 1220 ℃ 時(shí)產(chǎn)生了放熱效應(yīng)，這是 β-CaSO₄ 轉(zhuǎn)化為了 α-CaSO₄ 引起的。在溫度高于 1250 °C 時(shí)，硫酸鈣發(fā)生分解轉(zhuǎn)化為氧化鈣，產(chǎn)生進(jìn)一步的質(zhì)量損失。硫酸鈣和氧化鈣低共熔混合物的熔化在 1380 ℃ 時(shí)達(dá)到峰值。

前言

瀝青是由不同分子量的碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘傺苌锝M成的黑褐色復(fù)雜混合物，是一種黑色高粘度的液體或半固體物質(zhì)。瀝青主要用于道路建設(shè)，被用作集料顆粒的粘合劑。

實(shí)驗(yàn)

差示掃描量熱法有助于研究瀝青的熱性能。其中包括玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、晶體熔化溫度范圍和熔融焓等重要參數(shù)。如圖所示，在玻璃化轉(zhuǎn)變后，大多數(shù)瀝青都出現(xiàn)了較低的放熱效應(yīng)。

據(jù)推測，這是由于在加熱過程中發(fā)生結(jié)晶引起的。在這個(gè)放熱效應(yīng)之后出現(xiàn)兩個(gè)或三個(gè)吸熱峰，第三個(gè)通常出現(xiàn)在第二個(gè)峰的肩部。根據(jù)不同的化學(xué)性質(zhì)對餾分進(jìn)行 DSC 測試，結(jié)果表明，環(huán)烷基芳烴對母瀝青的吸熱效應(yīng)起主要作用。

極性芳烴被認(rèn)為是造成肩峰的主要原因，因?yàn)樗鼈冊诖笾孪嗤臏囟确秶鷥?nèi)表現(xiàn)出較低的吸熱效應(yīng)。瀝青質(zhì)由于其化學(xué)性質(zhì)，不表現(xiàn)出吸熱效應(yīng)。

背景介紹

石膏是一種常用的建筑膠凝材料，具有廣泛的用途和很多重要的功能，可應(yīng)用于墻面、天花板、地面等建筑物的裝飾和保護(hù)。然而墻面出現(xiàn)石膏開裂是一種常見的現(xiàn)象，導(dǎo)致此類現(xiàn)象的原因有很多，例如：原材料質(zhì)量不符合要求、漿料配合比不合理、施工工藝和方法不恰當(dāng)、氣候環(huán)境惡劣等因素，需要從多方面分析。本實(shí)驗(yàn)采用熱重分析儀 TGA 測量石膏體中碳酸鹽的含量，分析墻面石膏體裂開的原因。

實(shí)驗(yàn)過程

本實(shí)驗(yàn)使用 TGA 將墻面有裂紋的石膏樣品與經(jīng)過加熱和冷卻循環(huán)處理后（模擬相同的氣候環(huán)境）沒有顯示裂紋的參考石膏樣品在室溫至 1000 ℃ 條件下進(jìn)行測試比較。

結(jié)果分析

測試結(jié)果表明，有裂紋的石膏樣品其水分和有機(jī)物含量與參考石膏樣品幾乎相同，在室溫到 500 ℃ 左右的溫度范圍內(nèi)，樣品的質(zhì)量損失為 2.0 % 。然而，在 800 ℃ 到 900 ℃ 左右的溫度范圍內(nèi)，樣品的質(zhì)量損失存在著明顯的差異。在該溫度范圍內(nèi)，樣品所含的碳酸鹽將以二氧化碳的形式釋放出來。參考石膏樣品顯示由釋放的二氧化碳引起的質(zhì)量損失為 33.2 % ，而有裂紋的石膏樣品僅顯示 11.5 % 和 13.7 % 的質(zhì)量損失。這表明，結(jié)構(gòu)破壞、有裂紋的墻面石膏樣品其碳酸鹽含量明顯低于應(yīng)有的水平，可判斷該石膏漿料的配合比是不合理的。而建筑東面和西面（朝陽）的石膏樣品中所含的碳酸鹽含量也有所不同，這可能與氣候環(huán)境有關(guān)系。