无机非习题及解答.doc

第一章 绪论习题与解答1. 无机非金属材料的定义是什么？它有何那些特点？2. 无机非金属材料研究的内容有哪些？3. 效能的定义？4. 什么叫硅酸盐工业？主要产品有哪些？以含硅物质为原料经加热制成硅酸盐材料的制造工业叫硅酸盐工业，如制水泥、玻璃、陶瓷。5. 简述非金属材料在人类社会中的地位。第二章 无机非金属材料的科学基础习题与解答1.解释下列名词结构；宏观结构；微观结构；亚微观结构；显微结构；晶胞；位错（原子行列相互滑移而成的线状缺陷）；凝聚系统（不含气相或气相可以忽略的系统）；水型物质（融化时体积收缩的物质，压力升高，熔点降低）；硫型物质（融化时体积膨胀，熔点曲线向右倾斜，压力增加，熔点升高的这类物质）；晶界（相邻的晶粒位向不同，其交界面叫晶粒界，简称晶界）；相界具有不同晶体结构的两相之间的分界）2.描述位错对材料性质的影响。位错会在外力作用下发生移动，这种现象使无机非金属固体易于热塑变形和蠕变；位错存在区域原子活动性大，加速物质在固体中的扩散，有利于固相反应和烧结。螺旋位错的存在会加速晶体的生长。位错堆积导致微裂纹和微楔口的形成，最终导致脆性破坏。3.简单描述硅酸盐结构定律。硅离子周围有足够的氧离子，优先满足形成独立的SiO4四面体的屏蔽条件；硅离子周围没有足够的氧离子，则必须两个或两个以上四面体共顶点连接；硅氧四面体连接方式可分为岛状、组群状、链状、层状、和架状五种；4.什么是Frenkel缺陷？什么是肖特基缺陷？在晶体中，原子一般在其平衡位置作热运动，但当温度升高时，某些原子会脱离其平衡位置进入结构间隙中，原来的位置变成空位，这时空位与间隙原子成对出现，数量相等。这种缺陷称之为Frenkel缺陷。在晶体内部只有空位而无间隙原子的本征缺陷称为肖特基缺陷。5.晶界的种类有哪些？按晶粒之间夹角的大小来分有：小角度晶界和大角度晶界。按晶界两边原子排列的连贯性来分有：共格晶界（晶界两侧的晶体具有非常相似的结构和类似取向，越过界面的原子应是连续的）、半共格晶界和非共格晶界（晶格参数不同时，通过位错形成半共格晶界；晶格参数相差太大时，相邻晶体间有畸变的原子排列而形成非共格晶界）。6. 7.试述玻璃和晶体的差别。晶体的内部质点在三维空间作有规律的重复排列，兼具短程有序和长程有序的结构。而玻璃的内部质点则呈近程有序而远程无序的无规网络结构或微晶子结构。与非晶体比较晶体具有自限性、均一性、异向性、对称性、最小内能和稳定性。8.孔结构包括哪些内容？孔的存在对材料的使用性能有何影响？孔结构包括孔隙率、孔径分布（孔级配）和孔几何学（形貌）。孔壁和所有界面一样都不同程度地存在晶格缺陷，这种缺陷产生的微应力大小与孔的尺寸成正比，孔壁上的杂质密度会影响材料的力学和热学性能，如孔可使弹性模量下降，而明显降低强度；同时，少量微孔却使强度得到一定的提高，原因是孔能使楔口上的应力集中降低，并减少裂纹扩展前沿的弹性应力。9.简要论述缺陷与材料的关系。非化学计量缺陷的晶体具半导体性能；热缺陷使陶瓷及半导体绝缘材料在外电场作用下会导电；空位密度影响到材料的制备工艺和负荷使用行为；热缺陷会使晶体变色；间隙离子能阻止晶格面相互滑移，使晶体强度增加；在没有液相参与的情况下，原材料的晶格位置缺陷密度越高，固体的烧结越好。10.二元凝聚系统相图的基本类型有哪些？具有低共熔点的二元系统；生成一致熔融化合物的二元系统；生成不一致熔融化合物的二元系统；固相中有化合物形成或分解的系统； 具有多晶转变的系统；具有液相分层的系统；形成连续固溶体的系统；形成不连续固溶体的系统。11. 硅酸盐系统相平衡是否是一种平衡状态？硅酸盐熔体即使处于高温熔融状态，其粘度也很大，其扩散能力很有限，因而硅酸盐体系的高温物理化学过程要达到一定条件下的热力学平衡状态，所需的时间是比较长的，所以实际选用的是一种近似状态。12. 三元系统组成中有那些关系？等含量规则：（在等边三角形中，平行于一条边的直线上的所有各点均含有相等的对应顶点的组成）；定比例规则：（从等边三角形的某一顶点向对边作一直线，则在线上的任一点表示对边两组分含量之比不变，而顶点组分的含量则随着远离顶点而降低）；背向规则：（在三角形中任一混合物M，若从M中不断析出某一顶点的成分，则剩余物质的成分也不断改变，改变的途径在这个顶点和这个混合物的连线上，改变的方向背向顶点）；杠杆规则：（在三元系统中，一种混合物分解为两种物质时，它们的组成点在一条直线上，它们的重量比与其它组成点之间的距离成反比。物质的分解和合成实际上就是物相的变化。对于三元系统中有混合物分解为三种物质，或有三种物质生成一种物质，其重量比需用两次杠杆规则求出。重心规则：（在三元系统中，若有三种物质M1、M2、M3合成混合物M，则混合物M的组成点在连成的DM1M2M3之内，M点的位置称为重心位置。当一种物质分解成三种物质，则混合物组成点也在三物质组成点所围的三角形内。交叉位置规则:（M点在DM1M2M3某一条边的外侧，且在另二条边的延长线范围内。这需要从物质M1M2中取出一定量的M3才能得到混合物M，此规则称为交叉位置规则。共轭位置规则：（在三元系统中，物质组成点M在D的一个角顶之外，这需要从物质M3中取出一定量的混合物质M1M2，才能得到新物质M，此规则称为共轭位置规则）。13. 材料的力学性能的定义是什么？包括哪些内容？是指材料在各种不同受力情况下，从开始受力（静力或动力）至破坏的全部过程中所呈现的力学特征。包括弹性模量、比例极限、弹性极限、屈服点、强度极限、延展率、断面收缩率、硬度、韧性、持久极限和蠕变等。14. 引起非弹性变形因素有哪些？结构组成单元的位移；点缺陷的移动；外来原子的扩散；晶界粘性滑移。15.脆性材料的特征及脆性转变温度的定义是什么？脆性材料的特征：材料的脆性取决于力学技术性质；脆性断裂时无显著的变形、突然断裂且断裂面粗糙；脆性材料延展率、断面收缩率小。温度下降到某一定值时，其冲击吸收功急剧降低，材料由忍性断裂变为脆性断裂的温度，叫脆性转变温度。16.脆性断裂的本质和发生脆性断裂的判断依据是什么？脆性断裂的本质：材料内部键力的断开。脆性断裂的判断依据：材料的应力应变行为在断裂前完全是弹性；断裂开始且扩展方向垂直于最大的主拉应力；出现完全分离断裂。17.名词解释抗拉强度(是单位面积上导致材料结构组成单元之间的化学键分离和相互摩擦以及制造新表面的力)。塑性流动(荷栽超过弹性比例界限后的不可逆变形，亦称范性变形)。粘性流动(与剪应力有关的而不带阀值的不可逆变形)。蠕变（在恒定应力作用和绝热条件下，与时间有关的不可逆变形）。热应力（物体受热不均匀或各组元的膨胀不同，在加热或冷却时所产生的应力）。暂时应力（因存在温度梯度而产生,温度达到平衡时又消失的热应力。在均质和非均质材料中均有这种应力产生）。淬火或冷却应力（在迅速冷却阶段通过平衡温度分布出现、并保留在工件中的应力。这种应力可以通过退火消除。）永久热应力（在非均质材料、由不同变形系数的复合材料中形成和保持的应力状态）。18.介电常数的定义及其因素是哪些？表示在同一电容器中用某一物质作为电介质时的电容和其中为真空时的电容之比。介电常数与下列因素有关：材料的组成；材料的结构；极化率；晶轴方向；显微结构；温度。19. 天然矿物材料的定义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和多种矿物集合体构成的岩石材料。第三章 玻璃习题与解答1.玻璃的定义及玻璃的共性是什么？由熔融物冷却、硬化而得的具有短程有序长程无序的非晶态固体。玻璃的共性：各向同性（由于其质点排列的不规则和宏观的均匀性而使玻璃在任何方向上都具有相同的性质。只有在玻璃中存在内应力时，均匀性遭破坏而显出各向异性。另外，表面和内部结构不同性质也不同。）；介稳性（按热力学观点，玻璃态是不稳定的，有向晶体转化的趋势，但由于常温粘度很大，又不会自发地转化）；固态和熔融态转化的渐变性和可逆性（玻璃在固态和熔融态之间的转变是可逆的，其物理化学性质的变化是连续和渐变的。就是说，当熔体向固态玻璃转化时，是在较宽的温度范围内完成的（Tg），反之也一样。）；性质随成分变化的连续性（在玻璃形成范围内，玻璃的性质将随成分发生连续和逐渐的变化。2.具有代表性的玻璃形成方法有哪些？熔体冷却法；气相沉积法；晶体能量泵入法；固相热分解法；溶胶-凝胶法(Sol-gel法)。3.配合料的定义及配合料的主要要求是哪些？根据设计的玻璃组成及所选用的原料成分，将各种原料的粉料按一定比例称量，混合而成的均匀混合物称做配合料。组成正确和稳定；具有一定的颗粒级配；具有一定的水分；具有一定的气体率；均匀性良好。4.分述查哈里阿生（Zahariasen）和列别捷夫的玻璃结构假说，指出两者之间的不同和共同之处。Zachariasen的无规网络假说：玻璃是一种酸性（如氧化物）网络形成剂的不规则排列的非对称的三维网络，这个网络被碱性氧化物（网络改变剂）所改变或破坏。列别捷夫的晶子假说：玻璃结构是一种不连续的原子集合体（“晶子”）分散在无定形介质中，从晶子部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显的界限。不同点：都只强调玻璃结构的某一方面。无规网络学说强调的是玻璃结构的无序、连续、均匀和统计性；而晶子学说则强调的是玻璃结构的微不均匀性和有序性。共同点：都认为玻璃具有近程有序、远程无序的结构特点。5. 将配合料经过高温加热成为均匀的、无可见气泡并符合成形要求的玻璃液的过程称为玻璃的熔制。6.简述玻璃熔制过程中所发生的化学、物理及物理化学过程物理过程：有配合料的加热、吸附水的排除、个别组分的熔融、多晶转变及个别组分的挥发。化学过程：包括有固相反应、各种盐类的分解、水化物的分解、化学结合水的排除、组分间的相互作用及硅酸盐的形成。物理化学过程：包括低共熔物的生成、组外或生成物问的相互溶解、玻璃液与炉气介质及气泡问的相互作用，玻璃液与耐火材料间的相互作用等。7.填空题1） 普通硅酸盐玻璃一般有5个阶段，分别是硅酸盐形成；玻璃的形成；玻璃液的澄清；玻璃液的均化；玻璃液的冷却。2）熔融的玻璃转变为具有固定几何形状制品的过程称为玻璃的成形。3）混合料加热后逸出的气体量与配合料质量之比称为气体率。4）消除或减小玻璃中热应力至允许值的热处理过程称为玻璃的退火。5）在玻璃中热应力分为暂时应力和永久应力两种。6）材料在不存在任何缺陷时所能承受的最大应力或分离原子（或离子）所需要的最小应力称为材料的理论强度。7）玻璃经受剧烈的温度变化而不破坏的性能为玻璃的耐热性，又称玻璃的热稳定性。8）玻璃对水、酸、碱、盐类、气体及各种化学试剂和药物溶液的侵蚀的抵抗能力叫做化学稳定性。玻璃的化学稳定性决定于玻璃的组成、热处理以及侵蚀介质的性质，此外，侵蚀的温度、压力等环境因素也有很大的影响。9）制造蓝色玻璃是在普通玻璃中加入了氧化钴（Co2O3）、红色玻璃是加入了氧化亚铜（Cu2O）。8.玻璃的退火温度范围一般是如何确定的？玻璃的最高退火温度是指在该温度下保持3min能消除95的应力，定为退火上限(相当于转变温度)，最低退火温度指在该温度下保温3min仅能消除5应力，为退火下限(对应于1013.6Pas粘度值即玻璃的应变点)。9.如何提高玻璃的强度？设计高强度组成；严格遵守工艺制度（良好的退火以减少玻璃的缺陷及应力）；正确的表面处理；加强玻璃的抵抗张应力的能力（主要是通过物理及化学钢化，使表面产生压应力层，提高破璃的抗张强度，也包括微晶化，与其他材料制成高强度的复合材料）。10.影响玻璃化学稳定性的主要因素有哪些？它们是如何影响的？影响玻璃化学稳定性的主要因素有：成；热处理；温度和压力。硅氧含量越多，硅氧四面体相互连接程度越大，玻璃的化学稳定性也越高。反之，碱金属氧化物含量越高，玻璃结构越疏松，对离于交换越有利，玻璃的化学稳定性就越低。当玻璃中引人三价以上的高价网络外氧化物时(如ZrO2，TiO2等)，因为它们的积聚效应，使玻璃结构致密，不利于碱金属离子和介质的变换扩散，能提高玻璃的化学稳定性。玻璃的退火程度不同，其稳定性不同。一般说来，急冷玻璃比徐冷玻璃的比重小，折射率低，处于结构较松弛的介稳状态，化学稳定性较差。玻璃的化学稳定性随温度升高和压力提高而稳定性下降。11. 微晶玻璃具备哪些特殊性质？低膨胀性、耐高温、耐热冲击；高强度；高硬度、耐磨；易机械加工；耐腐蚀；透明、耐高温、耐热冲击；低介电损失；强介电性；感光显影。12. 激光玻璃必须满足哪些要求？激活离子的发光机构必须有亚稳态，形成三能级或四能级机构；并要求亚稳状态有较长寿命，使粒子数易于积累达到反转。激光玻璃必须有合适的光谱性质。吸收光谱要与光泵的辐射光谱尽量重叠，吸收系数高，提高激活能量。基质玻璃要有良好的透明度，对激光波长的吸收尽可能小从而能使光激发的能量充分被激活离子吸收转化为激光。必须有良好的光均匀性，以免光线通过玻璃后波面变形并产生误差，使阀值升高，效率降低。也应有良好的化学稳定性和一定的机械强度，失透性小。必须有良好的热光稳定性。因为若光激发的一部分光能转化为热能，就可能损坏玻璃。第五章 陶瓷习题与解答1.填空1） 陶瓷按组成可以分为硅酸盐陶瓷、氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷三类。2） 坯釉适应性是指熔融性能良好的釉溶液冷却后与坯体紧密结合成完美的整体不开裂也不剥脱的能力。3） 砖瓦在使用中经过一定时间后，表面出现白色的或其他颜色的斑点，称为冒霜。4） 当磁性材料的磁滞回线为近似矩形时,则称为矩磁材料。5） 由应力引起材料磁性的变化或由磁场引起的应变则称为压磁性。6） Sialon陶瓷是Si-Al-O-N系统及其相关系统中的固溶体。7） 陶瓷可分为土器、陶器、炻器、瓷器四种。2.名词解释特种陶瓷：是指采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于进行结构设计及控制制造的方法进行制造、加工的，具有优异特性的陶瓷。3.陶瓷具有透光性的必备条件有哪些？(1)致密度要高；(2)晶界上不存在空隙或空隙大小比光的波长小得多；(3)晶界没有杂质和玻璃相，或晶界的光学性质与微晶体之间差别很小；(4)晶粒较小而且均匀，其中没有空隙；(5)晶体对入射光的选择吸收很小；(6)无光学各向异性，晶体结构最好是立方晶系；(7)表面光洁度高。4.电绝缘陶瓷主要应用于哪些方面？应具备哪些性质？电绝缘陶瓷又称装置瓷，主要用于电子设备中安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电零件和器件。在无线电设备中，电绝缘瓷主要用于高频绝缘子、插座、瓷轴、瓷条、瓷管、基板、线圈骨架、波段开关片、瓷环等。装置瓷应具备以下性质：(1)高的体积电阻率和高介电强度，以减少漏导损耗和承受较高的电压。(2)介电常数小，可以减少不必要的电容分布值，避免在线路中产生恶劣的影响，从而保证整机的质量。(3)高频电场下的介电损耗要小。介电损耗大会造成材料发热，使整机温度升高，影响工作。另外，还可能造成一系列附加的衰减现象。（4)机械强度要高，因为装置瓷在使用时，一般都要承受较大的机械负荷。(5)良好的化学稳定性，能耐风化、耐水、耐化学腐蚀，不致性能老化。5.电容器陶瓷材料在性能方面有哪些要求？(1)陶瓷的介电常数应尽可能的高。介电常数越高，陶瓷电容器的体积可以做得越小。(2)陶瓷材料在高频、高温、高压及其他恶劣环境下，应能可靠、稳定地工作。(3)介质损耗角正切要小。这样可以在高频电路中充分发挥作用，对于高功率陶瓷电容器，能提高无功功率。(4)比体积电阻要求高于1010m，这样可保证在高温下工作不致失效。(5)高的介电强度。陶瓷电容器在高压和高功率条件下，往往由于击穿而不能工作，所以提高其耐压性能，对充分发挥陶瓷的功能有重要作用。6.赛隆陶瓷具有哪些优异的特性？赛隆陶瓷具有较低的热膨胀系数、较高的耐腐蚀性及优良的抗氧化性、很高的常温和高温强度、很强的耐磨性、良好的热稳定性和不高的比重等。第六章 耐火材料习题与解答1.耐火材料必须具有哪些主要性能？（1）高的耐火度【为适应高温操作要求，耐火材料应具有在足够高的温度下而不软化不熔融的性能】。（2）良好的荷重软化温度【耐火材料能够承受窑炉的荷重和在操作过程中所作用的应力，并在高温下不丧失结构强度，不发生软化变形和坍塌】。（3）具有高温下的体积稳定性【要求耐火材料在高温下体积稳定，不致产生因过大的膨胀或收缩使窑炉砌体由于制品的膨胀而崩裂，或由于收缩过大，出现裂缝，降低砌体的使用寿命】。（4）好的热振稳定性【耐火材料受窑炉的操作条件影响很大，当温度急剧变化或各部位砌体受热不均匀时，砌砖体内部会产生应力而使材料开裂、剥落，造成炉体损坏。因此，要求耐火材料具有一定的热震稳定性】。（5）良好的抗蚀性【耐火材料在使用过程中，常常受到液态熔液、炉尘、气态介质或固态物质的化学作用,使制品被侵蚀损坏。因此，耐火材料必须具有强的抵抗这种蚀损的性能】。（6）此外，要求耐火材料具有一定的耐磨性，在某些特殊条件下有一定的透气性、导热性、导电性和硬度等，同时要求外形和尺寸准确。2. 填空题（1）由相对固定的化学组分构成的有确定的内部结构和一定物理性质的单质或化合物叫矿物。（2）材料抵抗高温作用而不熔化的性能称为耐火度。（3）荷重软化温度是表示制品对高温和荷重的共同作用的抵抗能力。（4）耐火材料的高温体积稳定性是指材料在热负荷作用条件下长期使用时，线度或体积发生不可逆变化的性能。（5）耐火在高温下抵抗炉料、烟尘、火焰气流等各种介质的物理化学作用和机械磨损作用而不损坏的能力称为耐火材料的抗蚀性。3.描述耐火制品的热震稳定性定义，耐火材料的热稳定性与哪些因素有关？耐火制品对于急冷急热的温度变化的抵抗性能，称为热震稳定性(又称热稳定性)。制品的组织结构；热膨胀性；导热性；弹性性质；结构强度；制品的形状、大小、厚薄和炉体的结构及砌筑方式都对制品的热震稳定性有一定影响。4.影响耐火材料抗蚀性的主要因素有哪些？（1）耐火材料与炉料的组成和性质【一般在选用耐火材料时应注意炉料的性质，使耐火材料与之相适应】。（2）耐火材料的使用温度【耐火材料在高温下与炉料的化学反应速度随温度的升高而加剧】。（3）制品的组织结构【致密均匀的耐火制品，可以减少炉料、烟尘对它的渗入和熔解，有利于提高制品的抗蚀能力】。第七章 胶凝材料习题与解答1.填空题（1）能将散状材料或纤维材料胶结在一起，经物理、化学作用，由浆体硬化而成为坚固的人造石材的材料，称为胶凝材料。（2）写出下列矿物的组成名称：3CaOSi02(C3S)硅酸三钙；3CaOAl203(C3A)铝酸三钙；4CaOAl203Fe203(C4AF) 铁铝酸四钙。（3）硅酸盐水泥是一种水硬性胶凝材料。（4）硅酸盐水泥生产的三个阶段分别是生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨。（5）生料制备过程按其工作性质，可分为粉碎和均化两大过程。（6）粘土矿物的化合水有两种：一种以OH-离子状态存在于晶体结构中，称为晶体配位水；一种以水分子状态吸附在晶层或层间吸附水，称为晶层间水或层间水。（7）水泥加适量的水拌和后，立即发生化学反应，水泥的各个组分溶解并产生了复杂的物理、化学与物理化学的变化，随后可塑性浆体逐渐失去流动性能，转变为具有一定强度的石状体。这一过程称为水泥的凝结硬化。（8）C3S水化反应方程式为：（9）单位时间内水泥的水化程度或水化深度称为水化速度。（10）某一时刻水泥发生水化作用的量和完全水化的量的比值，称为水化程度。（11）水泥从和水开始到失去流动性即从可塑状态发展到固体状态所需要的时间称为水泥的凝结时间。（12）从水泥加水拌和到水泥浆达到人为规定的某一可塑状态所需要的时间称为初凝。（13）从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性、达到人为规定的某一较致密的固体状态所需要的时间称为终凝 。(14)硅率是表示熟料中氧化硅含量与氧化铝、氧化铁之和的质量比。（15）C3A的常温水化反应为：2（3CaOAl2O3）+27H2O4CaOAl2O319H2O+2CaOAl2O38H2O（16）制水泥的过程中添加石膏的目的是调节水泥硬化速度。2.推导石灰饱和系数与矿物组成的计算关系式。若某硅酸盐水泥中熟料矿物组成含硅酸三钙和硅酸二钙的质量百分数分别是30%和25%，计算该水泥的石灰饱和系数KH值。 石灰饱和系数是指全部氧化硅生成硅酸钙（硅酸三钙和硅酸二钙）所需氧化钙含量与氧化硅全部生成硅酸三钙所需氧化钙最大值的比值。由于氧化铁和氧化铝优先为氧化钙所饱和，唯独氧化硅可能不完全被氧化钙饱和生成C3S，而存在一部分C2S，否则就会出现游离氧化钙，因此，只要知道矿物组成C3C和C2S的百分含量，就可以确定石灰饱和系数KH值。设熟料的矿物组成分别为a克C3S,b克C2S、m克C3A、n克C4AFCaO、y克SiO2、z克Al2O3、v克Fe2O3，假定由Al2O3和Fe2O3生成的矿物为C3A+C4AF，则矿物（C3A+C4AF）的质量为(z270.2/101.96+v215.78/159.7)克,即（2.650059z+1.351158v）；所结合的氧化钙为(z168.24/101.96+v56.08/159.7)克，即（1.650059z+0.351158v）克。生成C2S3.硅率的定义是什么？简述硅率大小对水泥生产的影响。如果熟料中硅率过高，则锻烧时由于液相量显著减少，熟料煅烧困难；特别当氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时，熟料易于极化。硅率过低，则熟料中硅酸盐矿物太少而影响水泥强度，并且由于液相过多，易出现结大块、结炉瘤、结圈等，影响窑的操作。4.铝率的定义是什么？简述铝率大小对水泥生产的影响。铝率的高低，在一定程度上反映了水泥锻烧过程中高温液相的粘度。铝率高，熟料中铝酸三钙多，相应铁铝酸四钙就较少，则液相粘度大，物料难烧；铝率过低，虽然液相粘度较小，液相中质点易于扩散，对硅酸三钙形成有利，但烧结范围变窄，窑内易结大块，不利于窑的操作。5.经分析得知某一硅酸盐水泥熟料的元素含量为10.28%Si、2.91% Al、2.94% Fe、47.86% Ca，计算该水泥的石灰饱和系数KH，并计算其熟料的矿物组成。解：根据金属元素含量换算成相应的氧化物相应的含量分别为：21.991% SiO2、5.4986% Al2O3、4.2034% Fe2O3、66.9658% CaO。因为Al2O3/Fe2O3=2.6902/4.2034=1.3081终凝是指从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性、达到人为规定的菜一较致密的固体状态所需要的时间。、石灰饱和系数KH=0.95.某一硅酸盐水泥熟料的铝率为1.5、铁铝酸四钙含量为10%，计算该熟料矿物硅酸三钙的质量百分含量。解：当铝率大于0.64时，铝率和矿物组成有如下关系：所以：答：熟料矿物硅酸三钙的质量百分含量为7.48%。6.简述水泥熟料的形成过程。 水泥熟料的形成过程是指生料在窑内由常温加热到14001500的高温下，进行复杂的物理化学和热化学反应过程。在煅烧结束后形成了各种矿物，外观上物料大部分已烧成1020nm的颗粒。大致经历以下过程：生料的干燥与脱水；碳酸盐的分解；固相反应发生；液相烧结和熟料结晶；熟料的强制冷却等。7.水泥胶凝材料生产中添加少量的CaF2有何作用？ 促进碳酸盐分解过程；加速碱性长石、云母的分解过程；加强碱的氧化物的挥发；促进结晶二氧化硅中的SiO键的断裂，有利于固相反应；使硅酸三钙在低于1200的温度下形成，烧成温度可降低到在1350左右，且熟料质量良好，保证安定性合格。8.水玻璃胶凝剂的特点和应用领域有哪些？ 特点：水玻璃具有良好的胶结能力，硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔而防止水渗透的作用。水玻璃不燃烧，在高温下硅凝胶干燥得很快，强度并不降低，甚至有所增加。水玻璃具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸（除氢氟酸外）有机酸的作用。应用：在建筑工程中，可作为灌浆材料用以加固地基，提高基础的承载能力，而且也可以增强不透水性；涂刷建筑材料表面，提高密实性和抗风化能力；水玻璃能促进水泥凝结，可用来配制各种促凝剂掺入水泥浆、砂浆或混凝土中，用于堵漏、抢修。用水玻璃配制耐酸混凝土、耐酸砂浆、耐热混凝土、耐热砂浆及碱矿渣水泥。9.根据水泥的成分分析得知某硅酸盐水泥是由5.1%Al2O3、4.0%Fe2O3、23.76%SiO2、64.64%CaO以及其他物质组成，试计算该水泥的石灰饱和系数（KH）、硅率（SM）和铝率（IM），并指出该熟料的矿物组成。（此题17分）提示：水泥的石灰饱和系数（KH）值为熟料中全部氧化硅生成硅酸钙（硅酸三钙和硅酸二钙）所需氧化钙含量与氧化硅全部生成硅酸三钙所需氧化钙最大量的比值。解：IM=Al2O3/Fe2O3=5.1/4.0=1.275矿物组成为：C2S，C3A和C4AF， C3S。第八章 混凝土复习思考题与解答1. 名词解释：混凝土由胶结材料、颗粒状集料以及必要时加入化学外加剂和矿物掺合料组分、经合理配合的混合料，加水拌合硬化后形成具有堆聚结构的材料。集料的饱和面干状态当集料内所有孔隙都充满水、而表面没有水膜时的状态。2. 填空题（1）当集料为水饱和，同时表面还有游离水时，则称为湿润状态。集料的含水率等于或接近于零时称为干燥状态。集料含水率与大气湿度相平衡时称为气干状态。（2）颗粒状材料中各级粒径的颗粒之间的分布称为级配。（3）混凝土拌合物的稠度随时间的增长而逐渐减小的现象叫做坍落度损失。（4）离析是混凝土拌合物的各种组分发生分离致使其分布不再均匀失去连续性的现象。这是由于构成拌合物的各种固体粒子大小、密度不同引起的。（5）3. 混凝土具有哪些特点？具有良好的耐久性，耐水性明显优于木材和普通钢材，耐火性远远好于木材、钢材和塑料；新拌混凝土良好的塑性和稠度可得到不同物理性质的混凝土和钢筋混凝土而广泛应用于各种工程中；原料来源丰富，价格便宜；输入的能量较小，工业废料可以重新利用。4. 改善混凝土的渗透性可以采取哪些具体措施？尽量采用低水灰比；集料要致密、级配良好；施工振捣要密实；有适当的养护条件；避免混凝土过早或过量载荷，减少过渡区微裂缝的扩大以及数量的增加，防止缺陷的产生。5.其 他1解释下列名词：凝聚系统，介稳平衡，低共熔点，双升点，双降点，马鞍点，连线规则，切线规则，三角形规则，重心规则。解：凝聚系统：不含气相或气相可以忽略的系统。介稳平衡：即热力学非平衡态，能量处于较高状态，经常出现于硅酸盐系统中。低共熔点：是一种无变量点，系统冷却时几种晶相同时从熔液中析出，或加热时同时融化。双升点：处于交叉位的单转熔点。双降点：处于共轭位的双转熔点。马鞍点：三元相图界线上温度最高点，同时又是二元系统温度的最低点。连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。切线规则：将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。三角形规则：原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。重心规则：如无变点处于其相应副三角形的重心位，则该无变点为低共熔点：如无变点处于其相应副三角形的交叉位，则该无变点为单转熔点；如无变点处于其相应副三角形的共轭位，则该无变点为双转熔点。2. 从SiO2的多晶转变现象说明硅酸盐制品中为什么经常出现介稳态晶相？解：在573以下的低温，SiO2的稳定晶型为b 石英，加热至573转变为高温型的a 石英，这种转变较快；冷却时在同一温度下以同样的速度发生逆转变。如果加热速度过快，则a石英过热而在1600时熔融。如果加热速度很慢，则在870转变为a 鳞石英。a 鳞石英在加热较快时，过热到1670时熔融。当缓慢冷却时，在870仍可逆地转变为a 石英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在163转变为介稳态的b 鳞石英，在117转变为介稳态的g 鳞石英。加热时g 鳞石英仍在原转变温度以同样的速度先后转变为b 鳞石英和a 鳞石英。a 鳞石英缓慢加热，在1470时转变为a 方石英，继续加热到1713熔融。当缓慢冷却时，在1470时可逆地转变为a 鳞石英；当迅速冷却时，沿虚 线过冷，在180270转变为介稳状态的b 方石英；当加热b 方石英仍在180270迅速转变为稳定状态的a 方石英。熔融状态的SiO2由于粘度很大，冷却时往往成为过冷的液相石英玻璃。虽然它是介稳态，由于粘度很大在常温下可以长期不变。如果在1000以上持久加热，也会产生析晶。熔融状态的SiO2，只有极其缓慢的冷却，才会在1713可逆地转变为a 方石英。对SiO2的相图进行分析发现，SiO2的所有处于介稳状态的熔体的饱和蒸汽压都比相同温度范围内处于热力学稳定态的熔体的饱和蒸汽压高。而理论和实践证明，在给定的温度范围，具有最小蒸汽压的相一定是最稳定的相。所以由于晶型转变速度不同，在不同的加热或冷却速率下，硅酸盐制品中经常出现介稳态晶相。3. SiO2具有很高的熔点，硅酸盐玻璃的熔制温度也很高。现要选择一种氧化物与SiO2在800的低温下形成均一的二元氧化物玻璃，请问，选何种氧化物？加入量是多少？解：根据Na2OSiO2系统相图可知最低共熔点为799。故选择Na2O能与SiO2在800的低温下形成均一的二元氧化物玻璃。4.具有不一致熔融二元化合物的二元相图图10-12（c）在低共熔点E发生如下析晶过程：LA+C，已知E点的B含量为20%，化合物C的B含量为64%。今有C1，C2两种配料，已知C1中B含量是C2中B含量的1.5倍，且在高温熔融冷