結(jié)構(gòu)工程師基礎之材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造


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$lesson$ 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造
1.材料的組成
建筑材料的應用與其性質(zhì)是緊密相關(guān)的,而建筑材料所具有的各項性質(zhì)又是由材料的組分、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造等內(nèi)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(zhì)的主要因素。
2.材料的微觀結(jié)構(gòu)
材料的結(jié)構(gòu)可劃分為:宏觀結(jié)構(gòu)、亞微觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)三個層次,其中,微觀結(jié)構(gòu)是指物質(zhì)的原子、分子層次的微觀結(jié)構(gòu)。材料的結(jié)構(gòu)可分為晶體、玻璃體和膠體。
晶體按晶體質(zhì)點及結(jié)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(zhì)
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(zhì)經(jīng)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(wěn)定性。如火山灰、?;郀t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(zhì)中所組成的結(jié)構(gòu),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(jié)力。
3.材料的亞微觀結(jié)構(gòu)與宏觀結(jié)構(gòu)
亞微觀結(jié)構(gòu)也稱為細觀結(jié)構(gòu),一般指用光學顯微鏡所能觀察到的材料結(jié)構(gòu)。通過亞微觀結(jié)構(gòu)可以研究材料內(nèi)部各種組織的性質(zhì)、組織的特征、數(shù)量、分布,以及界面之間的結(jié)合情況等。
宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡能夠分辨的粗大組織。宏觀結(jié)構(gòu)(或稱宏觀構(gòu)造)按孔隙尺寸可分為:致密結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)、微孔結(jié)構(gòu)。按構(gòu)成形態(tài)可分為:聚集結(jié)構(gòu)、纖維結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、散粒結(jié)構(gòu)。
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