土木工程材料-第四节 材料组成、结构与构造.pptVIP

1.4 材料的组成、结构和构造 一、 材料的组成 化学组成：指构成材料的基本元素与化合物。 表示：金属材料---以主要元素的含量来表示； 无机非金属材料---以各种氧化物含量表示。 化学组成不同 ---材料的性质不同 矿物组成:指构成材料的矿物种类和数量 矿物:具有一定化学成分和一定结构特征的天然化合物或单质 例如水泥，即使化学组成相同，如果其熟料矿物组成不同或含量不同，也会使水泥的性质产生很大的差异。 二．材料的结构 1、晶体 结构特征：内部质点在三维空间规则排列。 材料的化学成分相同，但形成的晶体结构可以不同。 金刚石晶体结构 四面体 共价键 石墨晶体结构 层与层-分子键 层间共价键 晶体特征:各向异性、最小内能。 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。 2、玻璃体 将熔融的物质进行迅速冷却，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。 玻璃体特征：无固定的几何外形，且各向同性，加热时无固定的熔点。同时，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。 3、胶体 物质以极微小的质点分散在介质中所形成的结构称为胶体。 胶体特征：质点微小，其总表面积很大，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。 三、材料的构造 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 密实构造 材料内部基本上无孔隙，结构致密。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。 纤维构造 内部组成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。 层状构造 叠合结构，其每一层的材料性质不同，但叠合成层状构造的材料后，可获得各向同性， 更重要的是可以提高材料的强度、 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。 散粒状构造 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。 * * 910-1400度的纯铁（ γ-Fe ）为面心立方晶格； 在900度以下的纯铁（ α-Fe ）为体心立方晶格。 粉煤灰 石油沥青的胶体结构 大理岩的致密表面 多孔构造 多孔构造的材料，其性质决定于孔隙率、孔隙特征，一般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、石膏制品等。 加气混凝土砌块的多孔构造 竹的纤维构造 胶合板的层状构造 陶粒的粒状构造