結構工程師基礎之材料的組成、結構與構造
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$lesson$ 材料的組成、結構與構造
1.材料的組成
建筑材料的應用與其性質是緊密相關的,而建筑材料所具有的各項性質又是由材料的組分、結構與構造等內部因素所決定的。
材料的組成指材料的化學成分、礦物成分。某些建筑材料如天然石材、無機膠凝材料等,其礦物組成是決定其材料性質的主要因素。
2.材料的微觀結構
材料的結構可劃分為:宏觀結構、亞微觀結構和微觀結構三個層次,其中,微觀結構是指物質的原子、分子層次的微觀結構。材料的結構可分為晶體、玻璃體和膠體。
晶體按晶體質點及結合鍵的特性,可分為:原子晶體、離子晶體、分子晶體和金屬晶體,見表1。
表1晶體的類型及性質
|
晶體的類型 |
離子晶體 |
原子晶體 |
分子晶體 |
金屬晶體 |
|
微粒間的作用力 |
離子鍵 |
共價鍵 |
分子間力(范德華力) |
金屬鍵 |
|
熔點、沸點 |
較高 |
高 |
低 |
一般較高 |
|
弧度、硬度 |
較大 |
大 |
小 |
一般較大 |
|
延展性 |
差 |
差 |
差 |
良 |
|
導電性 |
水溶液或熔融體導電性良好 |
絕緣體或半導體 |
絕緣體 |
良 |
|
實 例 |
NaCl、MgO、SO4 |
石英、金剛石、碳化硅 |
CO2、H2O、CH4 |
Na、A1、Fe合金 |
玻璃體是熔融的物質經急冷而形成的無定形體,是非晶體。它具有各向同性,沒有固定的熔點,具有化學不穩定性。如火山灰、粒化高爐礦渣等。
膠體指一些細小的固體粒子(直徑約l-l00μm)分散在介質中所組成的結構,一般屬于非晶體。膠體的表面積很大,故表面積很大、吸附能力很強,使膠體具有很強的粘結力。
3.材料的亞微觀結構與宏觀結構
亞微觀結構也稱為細觀結構,一般指用光學顯微鏡所能觀察到的材料結構。通過亞微觀結構可以研究材料內部各種組織的性質、組織的特征、數量、分布,以及界面之間的結合情況等。
宏觀結構是指用肉眼或放大鏡能夠分辨的粗大組織。宏觀結構(或稱宏觀構造)按孔隙尺寸可分為:致密結構、多孔結構、微孔結構。按構成形態可分為:聚集結構、纖維結構、層狀結構、散粒結構。
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