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材料的结构和构造
材料的结构和构造
材料的性质除与材料组成有关外 , 还与其结构和构造有密切关系。材料的结 构和构造是泛指材料各组成部分之间的结合方式及其在空间排列分布的规律。 目前, 材料不同层次的结构和构造的名称和划分 , 在不同学科间尚未统一。通常 , 按材料的结构和构造的尺度范围 , 可分为宏观结构、介观结构和微观结构。 b5E2RGbCAP
一、宏观结构 材料的宏观结构是指用肉眼或放大镜可分辨出的结构和构造状况 , 其尺度范 围在10-3m级以上。按宏观结构的特征，材料有致密、多孔、粒状、层状等结构 宏观结构不同的材料具有不同的特性。例如 , 玻璃与泡沫玻璃的组成相同 , 但宏 观结构不同 , 前者为致密结构 , 后者为多孔结构 , 其性质截然不同 , 玻璃用作采光 材料, 泡沫玻璃用作绝热材料。 p1EanqFDPw
材料宏观结构和构造的分类及特征见表 1-1。
宏观结构 结构特征 常用的土木工程材料举例 钢铁、玻璃、塑料等 致密结构 无宏观尺度的孔隙 按孔隙石膏制品、烧土制品等 微孔结构 主要具有微细孔隙 特征 加气混凝土、泡沫玻璃、泡沫翅多孔结构 具有较多粗大孔隙 料等 主要由纤维状材料构木材，玻璃钢、岩棉、 GR（等成 纤维结构
复合墙板、胶合板、纸面石膏板由多层材料叠合构成 层状结构 等 按构造 由松散颗粒状材料构特征 散粒结构 砂石材料、膨胀蛭石、膨胀珍珠成 岩 等
聚集结构 由骨料和胶结材料构各种混凝土、砂浆、陶瓷等 成
二、介观结构
材料的介观结构 （ 又称亚微观结构 ） 是指用光学显微镜和一般扫描透射电子 显微镜所能观察到的结构 ,是介于宏观和微观之间的结构。其尺度范围在 10- 3,10-9m。材料的介观结构根据其尺度范围，还可分为显微结构和纳米结构。其 中,显微结构是指用光学显微镜所能观察到的结构 ,其尺度范围在 10-3,10-7m。 土木工程材料的显微结构 ,应根据具体材料分类研究。对于水泥混凝土 ,通常是 研究水泥石的孔隙结构及界面特性等结构 ;对于金属材料,通常是研究其金相组 织、晶界及晶粒尺寸等。对于木材 , 通常是研究木纤维、管胞、髓线等组织的结 构。材料在显微结构层次上的差异对材料的性能有显著的影响。例如 ,钢材的晶 粒尺寸越小 , 钢材的强度越高。又如混凝土中毛细孔的数量减少、孔径减小 , 将 使混凝土的强度和抗渗性等提高。因此 ,对于土木工程材料而言 ,从显微结构层 次上研究并改善材料的性能十分重要。 DXDiTa9E3d
材料的纳米结构是指一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构。其尺度 范围在 10-7,10-9m 。材料的纳米结构是 20世纪 80年代末期引起人们广泛关注 的一个尺度。其基本结构单元有团簇、纳米微粒、人造原子等。由于纳米微粒 和纳米固体有小尺寸效应、表面界面效应等基本特性 , 使由纳米微粒组成的纳米 材料具有许多奇异的物理和化学性能 , 因而得到了迅速发展 ,在土木工程中也得 到了应用 ,例如, 磁性液体、纳米涂料等。通常胶体中的颗粒直径为 1,100 nm, 其结构是典型的纳米结构。 RTCrpUDGiT
三、微观结构