1.4材料的组成、结构与构造及对材料性质的影响

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,材料的组成,材料的结构和构造,1.4,材料的组成,、结构和构造,材料的结构分为,宏观结构,、,细观结构,和,微观结构,。,宏观结构,材料的宏观构造是指可用肉眼能观察到的外部和内部的结构。,土木工程材料常见的构造形式有：,密实构造,、,多孔构造,、,纤维构造,、,层状构造,、,散粒构造,、,纹理构造,。,细观结构（亚微观结构）,微观结构,1.,42,材料的结构,与,构造,密实构造,的材料内部基本上无孔隙，结构致密。这类材料的特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和抗冻性较好，耐磨性较好，绝热性差。如钢材、天然石材、玻璃、玻璃钢等。,大理岩的致密表面,多孔构造,的材料其内部存在大体上呈均匀分布的独立的或部分相通的孔隙，含孔率较高，孔隙又有大孔和微孔之分。具有多孔构造的材料，其性质决定于孔隙的特征、多少、大小及分布情况，一般来说，这类材料的强度较,低，抗渗性和抗冻性较,差，绝热性较好。如加,气混凝土、石膏制品、,烧结普通砖等。,加气混凝土砌块的多孔构造,纤维构造,的材料内部组成有方向性，纵向较紧密而横向疏松，组织中存在相当多的孔隙，这类材料的性质具有明显的方向性，一般平行纤维方向的强度较高，导热性较好。如木材、竹、玻璃纤维、石棉等。,竹的纤维构造,钢纤维,层状构造,的材料具有叠合结构，它是用胶结料将不同的片材或具有各向异性的片材胶合而成整体，其每一层的材料性质不同，但叠合成层状构造的材料后，可获得平面各向同,性，更重要的是可以显,著提高材料的强度、硬,度、绝热或装饰等性质，,扩大其使用范围。如胶,合板、纸面石膏板、塑,料贴面板等。,胶合板的层状构造,散粒状构造,指呈松散颗粒状的材料，有密实颗粒与轻质多孔颗粒之分。前者如砂子、石子等，因其致密，强度高，适合做承重的混凝土骨料。后者如陶粒、膨胀珍珠岩等，因具多孔结构，适合做绝热材料。粒状构造的材料颗,粒间存在大量的空隙，,其空隙率主要取决于颗,粒大小的搭配。用作混,凝土骨料时，要求紧密,堆积，轻质多孔粒状材,料用作保温填充料时，则希望空隙率大一些好。,陶粒的粒状构造,天然材料在生长或形成过程中，自然造成的天然,纹理，,如木材、大理石、花岗石等板材，或人工制造材料时特意造成的纹理，如瓷质彩胎砖、人造花岗石板材等，这些,天然或人工造成的纹理，,使材料具有良好的装饰,性。为了提高建筑材料,的外观美，目前广泛采,用仿真技术，已研制出,多种纹理的装饰材料。,大理石的纹理结构,材料的,微观结构,是指物相的种类、形态、大小及其分布特征。它与材料的强度、硬度、弹塑性、熔点、导电性、导热性等重要性质有着密切的关系。,土木工程材料的使用状态均为固体，固体材料的相结构基本上可分为,晶体,、,玻璃体,、,胶体,不同结构的材料，各具不同特性。,构成晶体的质点（原子、离子、分子）是按一定的规则在空间呈有规律的排列，因此晶体具有一定的几何外形，显示各向异性，但实际应用的晶体材料，通常是由许多细小的晶粒杂乱排列组成，故晶体材料在宏观上显示为各向同性。,晶体内质点的相对密集程度和质点间的结合力，对晶体材料的性质有着重要的影响。例如在硅酸盐矿物材料（如陶瓷）的复杂晶体结构（基本单元为硅氧四面体）中，质点的相对密集程度不高，且质点间大多是以共价键联结，变形能力小，呈现脆性。,材料的化学成分相同，但形成的晶体结构可以不同，其性能也就大有差异。如石英和硅藻土，化学成分同为,SiO,2,，,但各自性能颇不相同。另外，晶体结构的缺陷，对材料性质的影响很大。,将熔融的物质进行迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及作有规则的排列就凝固了，这时形成的物质结构即为,玻璃体,，又称,无定形体,。玻璃体无固定的几何外形，具有各向同性，破坏时也无清楚的解理面，加热时无固定的熔点，只出现软化现象。同时，因玻璃体是在快速急冷下形成的，故内应力较大，具有明显的脆性，如玻璃,。,由于玻璃体在凝固时质点来不及作定向排列，质点间的能量只能以内能形式储存起来，因此玻璃体具有化学不稳定性，亦即存在化学潜能，,在一定的条件下，易与其它物质发生化学反应。例如粉煤灰、水淬粒化高炉矿渣、火山灰等均属玻璃体，常被大量用作硅酸盐水泥的掺合料，以改善水泥性质,粉煤灰玻璃体,物质以极微小的质点（粒径为,1,m100 m）,分散在介质中所形成的结构称为,胶体,。其中分散粒子一般带有电荷（正电荷或负电荷），而介质带有相反的电荷，从而使胶体保持稳定。由于胶体的质点很微小，其总的表面积很大，因而表面能很大，有很强的吸附力，所以,胶体具有较强的粘结力,。,胶体中分散的微粒作布朗运动时，这种胶体称溶胶，溶胶具有较大的流动性，建筑材料中的涂料就是利用这一性质配制而成的。,当溶胶脱水或微粒产生凝聚，使分散质点不能再按布朗运动自由移动时，称为凝胶，凝胶具有触变性，即将凝胶搅拌或振动，又能变成溶胶。水泥浆、新拌混凝土、胶,粘剂等均表现有触变性。,当凝胶完全脱水则成干,凝胶体，它具有固体的,性质，即产生强度。硅,酸盐水泥主要水化产物,的最后形式就是凝胶体。,水泥凝胶体,小结：材料基本性质间关系,孔隙率增加，密度不变，表观密度降低，强度降低，吸水率增加，抗渗性降低，抗冻性降低，导热系数减小。,孔隙率降低，密度不变，表观密度增加，强度增加，吸水率降低，抗渗性提高，抗冻性提高，导热系数增加。,作业,P21：,第1、2、3、4、5、6、7题。,轻松一刻,进入第二章,