胶凝材料学.doc

胶凝材料习题1孔隙学：研究孔结构和孔特征的理论。2天然矿物材料：指可供作为材料直接使用的，由自然地质作用所形成的单矿物材料、单种矿物集合体材料、多种矿物集合体所构成的岩石材料。3固相反应：在生产煅烧过程中，碳酸钙分解的组分与粘土分解的组分通过质点的相互扩散而进行的反应。4石灰饱和系数：熟料中二氧化硅被碳酸钙饱和成硅酸三钙的程度。5耐火材料：用于热工设备中能够抵抗高温作用的结构部件和高温容器的无机非金属材料和制品，也包括天然矿物和岩石。6镁质胶凝材料：由磨细的苛性苦土（MgO）和苛性白云石(MgO和CaCO3)为主要组成的一种气硬性胶凝材料。7镁水泥：用MgCl2溶液调制成的镁质胶凝材料即为氯氧镁水泥，简称镁水泥。8风化：岩石在大气、水、介质等共同联合作用下发生破坏和化学分解等现象。9激发剂：能促使矿渣自身呈现其胶凝能力的外加物。10碳酸钙分解温度：分解压力大于0.1MPa时温度达到898C，该温度称11硅率：表示熟料中SiO2含量与Al2O3与Fe2O3含量之和的质量比值。12铝率IM：表示熟料中Al2O3与Fe2O3含量的质量比。13形态学：研究材料组成相的几何形状及其变化，进一步研究他们与生产工艺及材料性能间关系的科学。14触变性：指某些胶体体系在外力作用下，流动性暂时增加，外力除去后，具有缓慢的可逆复原的性能。15水化速率：单位时间内水泥的水化程度和水化深度。16宾汉姆体：在研究弹-塑-粘性物体变形过程中，当所施加的外力较小，它所产生的剪应力小于极限剪应力或屈服应力时，物体将保持原状不发生流动，而当剪应力超过屈服应力时，物体就产生流动，这类物体叫宾汉姆体。17网络形成剂：单键强度335kmol的氧化物能单独形成玻璃称18网络调整剂：单键强度250mol的氧化物不能单独形成玻璃，但能改变网络结构，处在网络之外，称网络调整剂。19.耐火度：表示材料抵抗高温作用而不熔化的性能。20.化学收缩：水泥浆体在水化过程中，水泥水体系的总体积发生缩小的现象。21.自收缩：自由干燥引起的物理收缩。22.水化程度：指某一时刻水泥发生水化作用的量和完全水化的量的比值，以百分率表示。23.胶空比：水化水泥在水泥石体积中对孔隙填充的程度。24.最可几孔径：水泥石中出现几率最大的孔径。25.流变学：研究物体中的质点因相对运动而产生流动和变形的科学。26.假凝：指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。27.荷重软化温度：表示制品对高温和荷重的共同作用的抵抗能力。28.玻晶比：玻璃和晶体含量的比值。29.火山灰质混合材：凡是天然的或人工的以氧化铝、氧化硅为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性石灰混合后再加水拌和，则不但能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化者称为火山灰质混合材。30.阿利特（A矿）：水泥中的硅酸三钙一般不是以纯C3S形势存在，而是含有氧化镁和氧化铝的固溶体贝利特（矿）：在水泥熟料烧成过程中形成硅酸二钙，常常含有少量杂质如氧化铁、氧化钛等，才利特（矿）：C4AF。问答题1. 石膏的相组成有哪些？石膏工艺理论基础是什么？相组成：二水石膏（CaSO42H2O）; 型与型半水石膏（、CaSO412H2O）；与型硬石膏（、CaSO4）；型硬石膏；型硬石膏。理论基础：将二水石膏加热使之部分或全部脱去水分，以制备不同的脱水石膏相；将脱水石膏再水化，使之再生成二水石膏并形成所需的硬化体。2.风化的破坏过程是怎样的？防风化的措施有哪些？破坏的方式可能是机械式的崩解，也可能是化学作用的分解，而更多的是两者的综合作用。措施：磨光表面以免表面积水用有机硅喷涂表面用氟硅酸镁溶液处理表面，以免侵蚀性介质渗入。3. 石灰的水化特点有哪些？石灰水化体积膨胀的原因是什么？特点：水化热高需水量大体积膨胀原因：水化过程中物质的转移孔隙体积增量4. 影响石灰碳酸化速率的因素有哪些？如何影响？水泥混凝土碳化最快的湿度是多少？CO2浓度：碳酸化反应，只是在有水的存在下才能进行，当使用干燥CO2作用于完全干燥的石灰水化物粉末时，碳酸化作用几乎不进行溶解石灰的浓度：向石灰掺入能提高石灰溶解度的外加剂，可加速碳酸化反应液-气界面的大小：使材料具有最适宜的湿度，可以增大液-气界面，从而加速碳酸化过程。湿度：55%5. 水泥石碳化收缩的原因是什么？影响碳酸化速率的因素有哪些？如何影响？原因：由于空气中的CO2与水泥石中的水化物，特别是与Ca(OH)2的不断作用，引起水泥石结构的解体所致。因素：CO2浓度：碳酸化反应，只是在有水的存在下才能进行，当使用干燥CO2作用于完全干燥的石灰水合物粉末时，碳酸化作用几乎不进行。 溶解石灰的浓度：向石灰中掺入能提高石灰溶解度的外加剂，可以加速碳酸化过程。液气界面大小：使材料具有最适宜的湿度，可以增大液气界面，从而加速碳酸化过程。6. 膨胀水泥最常用的膨胀源是什么？膨胀机理是什么？（207页）膨胀源：钙矾石；7. C3S的水化过程分为哪几个阶段，其中诱导期的形成和结束的原因是什么？阶段：诱导前期. 诱导期. 加速期. 减速期. 稳定期原因：1、保护膜假说：即有新相的形成；2、半渗透膜假说：由于浓度差引起了渗透压的升高；3、延迟成核假说8. 水泥熟料矿物具有胶凝性的本质与条件是什么？熟料水化矿物水化的实质是什么？条件：酸盐水泥熟料矿物的水化反应活性，决定与其结构的不稳定性；水泥熟料矿物的水化反应活性的另一个结构特征，是在晶体结构中存在着活性阳离子；实质：活性阳离子在水介质的作用下与极性离子OH或极性水分子互相作用进入溶液使熟料矿物溶解和解体。9. 水介质对水泥石侵蚀作用可分为哪几类？其中淡水侵蚀和硫酸盐侵蚀的破坏机理各是什么？第一类：淡水侵蚀 机理：在流水的作用下，水泥石中的氢氧化钙会逐渐被溶出，液相中的石灰浓度降低，引起水化硅酸盐及铝酸盐分解，最后导致水泥石的破坏。第二类：离子交换侵蚀第三类：硫酸盐侵蚀 机理：侵蚀性介质与水泥石互相作用并在混凝土的内部气孔和毛细管内形成难溶的盐类时，如果这些盐类结晶逐渐积聚长大，体积增加，使混凝土内部产生又还应力，可以导致水泥石与混凝土结构的破坏。10.形成水泥熟料的物化过程分为哪几个阶段？窑外分解技术的主要特点?答：阶段:生料的干燥与脱水 CaCO3分解 固相反应 液相的形成与熟料的烧结 熟料的冷却 特点：把大量吸热的CaCO3分解反应从窑内传热速率较低的区域移到悬浮预热器与回转窑之间的分解炉中进行，不仅热耗大大降低，而且产量也成倍的增加。11.中低热水泥的矿物组成要求和水化热影响因素有哪些？217答：组成要求：中热硅泥:C3A不大于6，C3S不大于55，fCaO不大1；低热硅泥：C2S不小于40，C3A不大于6，fCaO不大于1；低热矿泥：C3A不大于8.水化热影响因素：矿物组成、颗粒细度、混合材的掺入12.简述铝率（SM）的含义及其对熟料烧成和矿物组成的影响？答：含义是表示熟料中SiO2含量与Al2O3、Fe2O3含量之和的质量比值。 影响：SM，烧成温度，则好烧；SM，烧成温度降低，则相对好烧；SM，影响操作，通常SM1.72.713.矿渣结构可以分为哪几个层次？各层次的结构参数与矿渣活性有什么关系?答：第一层次：玻璃相，结晶相，玻晶比，活性；第二层次：玻璃体，网络调整剂、网络形成剂，活性；第三层次：网络形成程度，聚合度或平均桥氧数，活性。14.粉煤灰的矿物相主要是什么？其颗粒形态大体可分为哪几类？粉煤灰需水量比的含意是什么？答：矿物相：铝硅玻璃体 分类：球状颗粒、不规则多孔颗粒、不规则颗粒。粉煤灰需水比是依据GB2419规定分别测定试验样品（90克粉煤灰、210克硅酸盐水泥和750克标准砂）和对比样品（300克硅酸盐水泥、750克标准砂）达到同一流动度125135mm范围的加水量之比。15水泥中掺石量石膏的作用有哪些？石膏的缓凝机理是什么？石膏掺量过多对水泥凝结性和安定性有什么影响？答：作用：可调节凝结时间 提高早期强度，降低干缩变形 改善耐蚀性、抗冻性、抗渗性等 机理：在C3A粒子表面形成AFt包裹层。 影响：当水泥中的C3A含量低，而石膏加入量高时，除了消耗部分石膏与C3A作用形成钙矾石外，将产生次生石膏结晶体，他使带有包裹层的水泥粒子相互接触形成网状结构，因而使水泥凝速。16.根据罕特尔方程说明毛细孔压力受哪些因素影响？如何影响？ 答：毛细管力 P= 2COS/r , 表面张力，润湿角，r孔半17.孔结构对材料性能和作用有哪些影响？答: 影响：孔有正负两种影响，吸水性好、耐火性好，与强度成正比，抗冻、抗渗、碳化、化学腐蚀 。18.水泥石中的孔可以分为哪几类？影响水泥石孔分布的因素有哪些？水泥石颗粒组成对水泥石孔径分布如何影响？136页答：胶凝孔 (孔径1.2-3.2nm)、过渡孔(5/10-100nm) 、毛细孔 （100-1000nm）、大孔（大于1000nm） 因素：水化龄期、水灰比、不同的养护制度、减水剂、成型方法矿物组成：小于5nm的颗粒数量增多，则微毛细孔的数量增多，大毛细孔的数量减少；19.影响水泥浆体中硅酸根聚合度的因素有哪些？如何影响？ 答： 水化龄期：随着龄期增长，单聚硅酸根迅速减少，多聚硅酸根迅速增加水化温度：温度，多聚物，低聚物CSH组成：当CSH中(H+C)S时，多聚物，当CSH中存在Al3+、Fe3+、SO42-等掺杂离子时，硅酸根聚合度也会。20.提高水泥石抗冻性的技术途径有哪些？原理是什么？ 答：途径：1、加引气剂；2、改善密实度； 原理:加引气剂可以提高储备空，降低饱和度； 密实度可以使其有合理的饱和度，即尽量低的饱和度，此外还可以有尽量低的冰点（-40- -50）总结1、原子级结构特点：基本组成单元多样化、晶体结构更复杂。2、常见键型：离子键、共价键、分子键、混合键。3、大多数化合物为离子晶格，较常见的是四面体和六面体和多面体。4、共顶连接更稳定，其次共棱，共面最不稳定。5、硅氧四面体只能共顶连接，连接方式决定因素：硅氧比上升聚合度上升。连接方式：岛状、组群状、连庄、层状、架状。6、实际晶体标志：存在晶格缺陷、表面与内部完全不同。7、在没有液相的参与下原材料的晶格位置缺陷密度越高，固体烧结越好。8、无机非金属材料晶界特点：大角度、大多数为非晶格晶界、离子结构在晶界上有静电势。9、材料的脆性基础：具有一定键角的共价键、强健、复杂的晶格构造和晶体结构。10、脆性断裂的主要前提：出现裂口并发生扩展。11、无机非金属材料典型特征：存在楔口和裂纹。12、裂纹来源：热加工过程中冷凝和微应力的作用，其次是来源于表面的各种损伤、不完整和干扰。13、材料的断裂过程分为：微裂纹的产生、裂纹的扩展。14、强度影响因素：裂纹长度、晶粒大小、孔隙率。15、高温强度影响因素：晶粒大小、温度、玻璃相。16、热传导的途径：即可通过自由电子也可通过晶格振动实现。17、热导率影响因素：非金属、原子量、温度、单晶或多晶、孔隙率。18、热辐射与温度的三次方，孔径一次方成正比。19、化学扩散粒子由浓度高处向浓度低处迁移，自扩散自身粒子由于热运动进行的粒子迁移。20、扩散系数影响因素：温度和活化能。21、天然矿物材料按成分分为：非氧化物、二氧化硅材料、硅酸盐材料、碳酸盐材料。都有单晶和多晶组成。22、数量最大的天然矿物材料是由氧化硅或硅酸盐矿物组成、主要化学成分：二氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钠、氧化钾、一氧化铁、三氧化二铁。23、各类岩石基本特征由：矿物组成、岩石结构、岩石构造表述和区分。24、天然矿物硬度由相对硬度（莫氏硬度）和绝对硬度表示。25、天然矿物耐久性：材料对风化作用、化学侵蚀、磨耗、或任何其他破坏过程的抵抗能力。26、耐火材料中最难熔氧化物为氧化锆和氧化铝。27、氧化铁和氧化钛对耐火材料的影响：促使溶液中析出气泡和斑点并且在很大程度上降低耐火材料中玻璃相的渗出温度28、碳对耐火材料的影响：使溶液渗碳、降低耐火材料的使用性能。29、耐火材料分为：硅酸铝质耐火材料、硅质耐火材料、镁质耐火材料、轻质耐火材料、电熔莫来石质耐火材料、电熔锆刚玉质耐火材料、电熔高铝质耐火材料、熔融石英耐火材料、耐火混凝土、耐火可塑料。30、热震稳定性：耐火材料对于急冷急热温度变化的抵抗能力。影响因素：制品的组织结构、热膨胀性、导热性、弹性性质、结构强度。31、影响抗蚀性的因素：耐火材料与炉料的组成和性质、使用温度、制品的组织结构。32、实际使用温度比耐火度低得多。33、高温体积稳定性用重烧体积变化率和重烧线变化率表示。对重烧线的变化要求不超过1%、最好不超过0.5%。34、产生重烧线的原因制品在高温使用条件下发生继续烧结。35、硅酸铝质耐火材料：以氧化铝、氧化硅为基本组成的耐火材料。分为半硅质耐火材料（氧化铝1530%,氧化硅大于65%）粘土质耐火材料（氧化铝3048%）高铝质耐火材料（氧化铝大于48%）36、硅质耐火材料典型代表：硅砖、白泡石砖、熔融石英转。37、矿化剂对硅砖的制造影响：38、镁质耐火材料与其他耐火材料相比特点：耐火度高、荷重软化温度高、热膨胀系数较大、耐碱不耐酸。39、镁质耐火材料广泛用于硅酸盐工业玻璃窑蓄热室、水泥窑烧成带、冶金工业炼钢炉炉衬。40、耐火混凝土由耐火集料、粉料和结合剂组成的混合料。分为：铝酸盐水泥耐火混凝土、水玻璃耐火混凝土、磷酸和磷酸盐耐火混凝土、低水泥超低水泥和超细粉结合的耐火混凝土。41、铝酸盐耐火混凝土浇注温度不大于30。42、石膏工业包括：石膏胶凝材料的制备、石膏制品的制作。43、和型半水石膏亚微观结构差异：结晶度差、分散度大、微粒细。性能差别：水化速率快、水化热大、需水量大、强度低。44、半水石膏水化机理：溶解析晶理论和局部化学反应理论。45、影响水化物结晶重要因素：液相的过饱和度、温度、时间。46、硬石膏水化特点：单独水化十分缓慢、加入活化剂水化速率加快。47、活化剂种类：硫酸盐活化剂、碱性活化剂。48、影响石膏浆体结构因素：温度、水固比、半水石膏原始分散度。最本质因素：过饱和度。49、影响石灰水化能力因素：煅烧时间、水化温度、外加剂。50、石灰分散作用分为吸附分散、化学分散。51、氯化镁水体系存在问题：比表面积增加，水化快，强度降低。原因：过饱和度大。52、提高镁水泥耐水性途径：降低水介质作用、掺入适当的添加剂、改用硫酸镁做调和剂。53、镁水泥制品耐水性耐久性差原因相5相3是不稳定的。54、镁水泥强度影响因素：氧化镁与碳酸镁比值、养护温度。55、硅酸盐水泥生产工艺：生料的配备与磨细、熟料的烧成、熟料与适量石膏共同磨细。56、硅酸盐水泥原料：石灰质原料（氧化钙）、粘土质原料（氧化硅、氧化铝、氧化铁）、校正原料、矿化剂。57、水泥生产综合利用工业废料途径：代替部分主要原料、做混合材、做添加剂。58、固相反应影响因素：固相反应温度、粒子细度和均匀性、物质状态、矿化剂。59、加入矿化剂目的和作用：加快固相反应。60、为减低硅酸三钙形成烧结温度控制在13501450度。61、熟料烧结影响因素：最低共融温度、液相数量和生料成分、液相粘度。62、玻璃体主要成分：氧化铝、氧化铁、氧化钙、及少量氧化镁、R2O。特点：热力学不稳定、具有一定活性。63、阳离子活性主要决定于阳离子与氧的距离及其键能的大小。64、硅酸盐水泥水化过程：钙矾石形成、C3S水化阶段、结构形成与发展。主要水化产物：CSH、CH(Aft(f)、AFT)、AFM(CAH)、AFM(H)65、影响水化速率因素：矿物组成与结构、粒子大小、加水量、水化时温度、水灰比。66、影响水泥泌水性因素：颗粒级配、矿物组成、掺合料种类数量。67、影像水泥浆流变性因素：水灰比、水化温度、矿物组成、搅拌制度。68、水泥浆体具有良好的流动性、可塑性、稳定性、成型密实性。69、水泥石物理结构组成：未水化的水泥熟料颗粒、水化水泥、水、少量空气、水和空气占有的孔隙网。70、孔结构影响因素：水灰比、水化程度、养护制度、矿物组成、外加剂、细度直径级配。71、水泥石水化物组成：C-S-H 40%、CH12%、AFM16%、UFC8%、孔隙24%72、氢氧化钙结构特征：层状三方晶系。水泥受力时裂缝发源地可能是氢氧化钙层间较弱的连接。73、钙矾石结构特征：层柱状、三方晶系。开始脱水温度50度。AFM转化AFT是体积膨胀原因：结构水增加。74、表征水化硅酸钙凝胶化学组成的指标：钙硅比、水硅比。影响因素：C3S,C2S相对含量、水化时间、水化温度、水固比。75、钙硅比对凝胶性能影响：C/S上升改善收缩、C/S上升抗硫酸盐腐蚀性差。76、毛细孔水冻结完毕温度-12度。77、抗冻性影响因素：温度、孔结构（凝胶孔，储备孔）、饱和度。78、防止侵蚀的方法：改善熟料的矿物组成、加入外加剂、提高密实度、在混凝土外加覆盖层、浸渍。79、矿渣氧化物与活性关系：氧化钙低，氧化铝高，氧化硅低，氧化镁高，氧化亚猛高，氧化钛低80、矿渣具有胶凝性条件：具有潜在的水硬活性物质。81、矿渣水泥水化特点：二次水化、水化物碱度低。82、矿渣水泥的性能特点：凝结时间较长、早期强度低但后期强度高、较好的抗蚀性、对碳化及酸性水介质和镁盐侵蚀方面抵抗力低、保水能力差泌水性大、干缩性大、抗渗、抗冻性差。83、火山灰质混合材根据性质不同分为：含水硅酸质混合材料、铝硅玻璃纸混合材料、烧粘土质混合材料。84、煤矸石类灰渣属于烧粘土质类混合材料。85、沸石是含有碱或碱土金属的架状结构的含水铝硅