前言

水泥是建筑中使用最多的材料之一。它由矿物、硅酸盐、碳酸盐和水的混合物组成。确切的成分、湿度等级和有机含量对最终产品的硬化时间和性能有很大的影响。因此对原材料和干水泥进行分析是必要的。

实验

如下图所示，样品采用TG-DSC（STA法）进行测量。水泥的主要成分是硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙，水泥与水混合后会慢慢形成水合物。在受热分解时，样品吸收的水分最先蒸发，然后硅酸钙水合物发生分解，在570℃时，钙、镁、铝的氢氧化物相继发生分解。从图中可以观察到这种影响，质量损失（红色曲线）与DSC信号（蓝色曲线）中的吸热效应是相对应的。最后，碳酸钙发生分解，并释放出CO₂，在800℃左右表现出巨大的质量损失台阶。

前言

石膏的化学式为CaSO₄∙2H₂O（二水硫酸钙）。石膏作为建筑材料具有多种用途。石膏是一种干粉，与水混合后会形成糊状物，干燥后会变硬。石膏在干燥后仍然相当柔软，可以很容易地使用金属工具进行加工。半水合硫酸钙（CaSO₄∙½ H₂O）与水反应形成二水合硫酸钙，当加热时，二水合硫酸钙脱水并转化为半水合硫酸钙。CaSO₄∙2H₂O晶体的断裂主要是由于CaSO₄双分子层（每层Ca²⁺和SO4^2-交替相邻）之间的氢键相对较弱所致。

实验

二水合硫酸钙的两段脱水发生在100°C至300°C之间。第一步脱水形成半水合物（从CaSO₄∙2H₂O到CaSO₄∙½H₂O）。第二部，进一步脱水形成无水化合物（从CaSO₄∙½H₂O到CaSO₄）。从DSC信号曲线上可以观察到，在大约340℃时，CaSO₄转化为β-CaSO₄，并伴随着放热效应的产生。在约1220℃时产生了放热效应，这是β-CaSO₄转化为了α-CaSO₄引起的。在温度高于1250°C时，硫酸钙发生分解转化为氧化钙，产生进一步的质量损失。硫酸钙和氧化钙低共熔混合物的熔化在1380℃时达到峰值。

前言

沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是一种黑色高粘度的液体或半固体物质。沥青主要用于道路建设，被用作集料颗粒的粘合剂。

实验

差示扫描量热法有助于研究沥青的热性能。其中包括玻璃化转变温度、晶体熔化温度范围和熔融焓等重要参数。如图所示，在玻璃化转变后，大多数沥青都出现了较低的放热效应。

据推测，这是由于在加热过程中发生结晶引起的。在这个放热效应之后出现两个或三个吸热峰，第三个通常出现在第二个峰的肩部。根据不同的化学性质对馏分进行DSC测试，结果表明，环烷基芳烃对母沥青的吸热效应起主要作用。

极性芳烃被认为是造成肩峰的主要原因，因为它们在大致相同的温度范围内表现出较低的吸热效应。沥青质由于其化学性质，不表现出吸热效应。

背景介绍

石膏是一种常用的建筑胶凝材料，具有广泛的用途和很多重要的功能，可应用于墙面、天花板、地面等建筑物的装饰和保护。然而墙面出现石膏开裂是一种常见的现象，导致此类现象的原因有很多，例如：原材料质量不符合要求、浆料配合比不合理、施工工艺和方法不恰当、气候环境恶劣等因素，需要从多方面分析。本实验采用热重分析仪TGA测量石膏体中碳酸盐的含量，分析墙面石膏体裂开的原因。

实验过程

本实验使用TGA将墙面有裂纹的石膏样品与经过加热和冷却循环处理后（模拟相同的气候环境）没有显示裂纹的参考石膏样品在室温至1000℃条件下进行测试比较。

结果分析

测试结果表明，有裂纹的石膏样品其水分和有机物含量与参考石膏样品几乎相同，在室温到500℃左右的温度范围内，样品的质量损失为2.0%。然而，在800℃到900℃左右的温度范围内，样品的质量损失存在着明显的差异。在该温度范围内，样品所含的碳酸盐将以二氧化碳的形式释放出来。参考石膏样品显示由释放的二氧化碳引起的质量损失为33.2%，而有裂纹的石膏样品仅显示11.5%和13.7%的质量损失。这表明，结构破坏、有裂纹的墙面石膏样品其碳酸盐含量明显低于应有的水平，可判断该石膏浆料的配合比是不合理的。而建筑东面和西面（朝阳）的石膏样品中所含的碳酸盐含量也有所不同，这可能与气候环境有关系。