材料的組成結(jié)構(gòu)與構(gòu)造及對(duì)材料性質(zhì)的影響(1)

1、.F材料的組成 F材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 1.4 1.4 材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造.材料的結(jié)構(gòu)分為宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)。v宏觀結(jié)構(gòu)材料的宏觀構(gòu)造是指可用肉眼能觀察到的外部和內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。土木工程材料常見(jiàn)的構(gòu)造形式有：密實(shí)構(gòu)造、多孔構(gòu)造、纖維構(gòu)造、層狀構(gòu)造、散粒構(gòu)造、紋理構(gòu)造。v細(xì)觀結(jié)構(gòu)（亞微觀結(jié)構(gòu)）v微觀結(jié)構(gòu)1.42 1.42 材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造.v密實(shí)構(gòu)造的材料內(nèi)部基本上無(wú)孔隙，結(jié)構(gòu)致密。這類(lèi)材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度和硬度較高，吸水性小，抗?jié)B和抗凍性較好，耐磨性較好，絕熱性差。如鋼材、天然石材、玻璃、玻璃鋼等。大理巖的致密表面.v多孔構(gòu)造的材

2、料其內(nèi)部存在大體上呈均勻分布的獨(dú)立的或部分相通的孔隙，含孔率較高，孔隙又有大孔和微孔之分。具有多孔構(gòu)造的材料，其性質(zhì)決定于孔隙的特征、多少、大小及分布情況，一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)材料的強(qiáng)度較 低，抗?jié)B性和抗凍性較 差，絕熱性較好。如加 氣混凝土、石膏制品、 燒結(jié)普通磚等。加氣混凝土砌塊的多孔構(gòu)造.v纖維構(gòu)造的材料內(nèi)部組成有方向性，縱向較緊密而橫向疏松，組織中存在相當(dāng)多的孔隙，這類(lèi)材料的性質(zhì)具有明顯的方向性，一般平行纖維方向的強(qiáng)度較高，導(dǎo)熱性較好。如木材、竹、玻璃纖維、石棉等。 竹的纖維構(gòu)造.鋼纖維.v層狀構(gòu)造的材料具有疊合結(jié)構(gòu)，它是用膠結(jié)料將不同的片材或具有各向異性的片材膠合而成整體，其每一層的材料性

3、質(zhì)不同，但疊合成層狀構(gòu)造的材料后，可獲得平面各向同 性，更重要的是可以顯 著提高材料的強(qiáng)度、硬 度、絕熱或裝飾等性質(zhì)， 擴(kuò)大其使用范圍。如膠 合板、紙面石膏板、塑 料貼面板等。膠合板的層狀構(gòu)造.v散粒狀構(gòu)造指呈松散顆粒狀的材料，有密實(shí)顆粒與輕質(zhì)多孔顆粒之分。前者如砂子、石子等，因其致密，強(qiáng)度高，適合做承重的混凝土骨料。后者如陶粒、膨脹珍珠巖等，因具多孔結(jié)構(gòu)，適合做絕熱材料。粒狀構(gòu)造的材料顆 粒間存在大量的空隙， 其空隙率主要取決于顆 粒大小的搭配。用作混 凝土骨料時(shí)，要求緊密 堆積，輕質(zhì)多孔粒狀材 料用作保溫填充料時(shí)，則希望空隙率大一些好。陶粒的粒狀構(gòu)造.v天然材料在生長(zhǎng)或形成過(guò)程中，自然造成

4、的天然紋理，如木材、大理石、花崗石等板材，或人工制造材料時(shí)特意造成的紋理，如瓷質(zhì)彩胎磚、人造花崗石板材等，這些 天然或人工造成的紋理， 使材料具有良好的裝飾 性。為了提高建筑材料 的外觀美，目前廣泛采 用仿真技術(shù)，已研制出 多種紋理的裝飾材料。 大理石的紋理結(jié)構(gòu).v材料的微觀結(jié)構(gòu)是指物相的種類(lèi)、形態(tài)、大小及其分布特征。它與材料的強(qiáng)度、硬度、彈塑性、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等重要性質(zhì)有著密切的關(guān)系。v土木工程材料的使用狀態(tài)均為固體，固體材料的相結(jié)構(gòu)基本上可分為&晶體、&玻璃體、&膠體v 不同結(jié)構(gòu)的材料，各具不同特性。 .v構(gòu)成晶體的質(zhì)點(diǎn)（原子、離子、分子）是按一定的規(guī)則在空間

5、呈有規(guī)律的排列，因此晶體具有一定的幾何外形，顯示各向異性，但實(shí)際應(yīng)用的晶體材料，通常是由許多細(xì)小的晶粒雜亂排列組成，故晶體材料在宏觀上顯示為各向同性。v晶體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)密集程度和質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力，對(duì)晶體材料的性質(zhì)有著重要的影響。例如在硅酸鹽礦物材料（如陶瓷）的復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)（基本單元為硅氧四面體）中，質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)密集程度不高，且質(zhì)點(diǎn)間大多是以共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)，變形能力小，呈現(xiàn)脆性。 .v材料的化學(xué)成分相同，但形成的晶體結(jié)構(gòu)可以不同，其性能也就大有差異。如石英和硅藻土，化學(xué)成分同為SiO2，但各自性能頗不相同。另外，晶體結(jié)構(gòu)的缺陷，對(duì)材料性質(zhì)的影響很大。 .v將熔融的物質(zhì)進(jìn)行迅速冷卻（急冷），使其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)來(lái)

6、不及作有規(guī)則的排列就凝固了，這時(shí)形成的物質(zhì)結(jié)構(gòu)即為玻璃體玻璃體，又稱(chēng)無(wú)定形體。玻璃體無(wú)固定的幾何外形，具有各向同性，破壞時(shí)也無(wú)清楚的解理面，加熱時(shí)無(wú)固定的熔點(diǎn)，只出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。同時(shí)，因玻璃體是在快速急冷下形成的，故內(nèi)應(yīng)力較大，具有明顯的脆性，如玻璃。v由于玻璃體在凝固時(shí)質(zhì)點(diǎn)來(lái)不及作定向排列，質(zhì)點(diǎn)間的能量只能以?xún)?nèi)能形式儲(chǔ)存起來(lái)，因此玻璃體具有化學(xué)不穩(wěn)定性，亦即存在化學(xué)潛能，. 在一定的條件下，易與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如粉煤灰、水淬粒化高爐礦渣、火山灰等均屬玻璃體，常被大量用作硅酸鹽水泥的摻合料，以改善水泥性質(zhì)粉煤灰玻璃體.v物質(zhì)以極微小的質(zhì)點(diǎn)（粒徑為1 m100 m）分散在介質(zhì)中所形成的結(jié)構(gòu)

7、稱(chēng)為膠體膠體。其中分散粒子一般帶有電荷（正電荷或負(fù)電荷），而介質(zhì)帶有相反的電荷，從而使膠體保持穩(wěn)定。由于膠體的質(zhì)點(diǎn)很微小，其總的表面積很大，因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附力，所以膠體具有較強(qiáng)的粘結(jié)力。v膠體中分散的微粒作布朗運(yùn)動(dòng)時(shí)，這種膠體稱(chēng)溶膠，溶膠具有較大的流動(dòng)性，建筑材料中的涂料就是利用這一性質(zhì)配制而成的。.v當(dāng)溶膠脫水或微粒產(chǎn)生凝聚，使分散質(zhì)點(diǎn)不能再按布朗運(yùn)動(dòng)自由移動(dòng)時(shí)，稱(chēng)為凝膠，凝膠具有觸變性，即將凝膠攪拌或振動(dòng)，又能變成溶膠。水泥漿、新拌混凝土、膠 粘劑等均表現(xiàn)有觸變性。 當(dāng)凝膠完全脫水則成干 凝膠體，它具有固體的 性質(zhì)，即產(chǎn)生強(qiáng)度。硅 酸鹽水泥主要水化產(chǎn)物 的最后形式就是凝膠體。 水泥凝膠體.小結(jié)：材料基本性質(zhì)間關(guān)系孔隙率增加，密度不變，表觀密度降低，強(qiáng)度降低，吸水率增