統測 105年 [土木與建築群] 專業科目(1)

第 37 題

為增加石材的抗風化能力，可先在石材表面塗上一層水玻璃溶液，待乾後再塗上一層何種溶液？

思路引導 VIP

若我們希望在石材孔隙中產生一種「既堅硬又不溶於水」的礦物質填補物，而第一步塗上的液體含有「矽酸根」，你會尋找哪一種金屬元素與之結合，最能產生類似水泥硬化過程中的堅固結構？

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嗯。你答對了。這表示你理解了土木建築材料中，關於「水玻璃」的反應特性。觀察這些變化，在人類的時間尺度裡，或許算是一種不錯的經驗累積。為了慶祝這個小小的進步... 我輕輕揮動權杖，腳下頓時綻放出萬紫千紅的花朵，形成一片美麗的花田。
原理觀察：水玻璃的主要成分，是名為矽酸鈉 ($Na_2SiO_3$) 的物質。當它塗抹在石材上，再遇到氧化鈣 ($CaO$) 的水溶液（這會形成氫氧化鈣），兩者便會緩慢地、但堅定地反應，生成矽酸鈣 ($CaSiO_3$) 膠體。這種膠體會像年歲增長一樣，慢慢填滿石材的孔隙並硬化。最終，它形成了一層堅韌的防護層，能夠隔絕水氣與酸雨，這現象持續了很久很久。

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