3. Строение и свойства материалов. Типы структур.

В природе существуют две разновидности твѐрдых тел, различающиеся по своим свойствам: кристаллические и аморфные.

Аморфные тела при нагреве размягчатся в большом температурном интервале, становятся вязкими, а затем переходят в жидкое состояние.

Кристаллические тела остаются твѐрдыми, т.е. сохраняют приданную им форму, до вполне определенной температуры, при которой они переходят в жидкое состояние. Кристаллические тела характеризуются упорядоченным расположением в пространстве

элементарных частиц (ионов, атомов, молекул), из которых они составлены – геометрический фактор.

Свойства кристаллов зависят:

• От электронного строения атомов.

• Характера взаимодействия их в кристалле.

• От пространственного расположения элементарных частиц.

• Химического состава.

• Размера и формы кристаллов.

В зависимости от размеров структурных составляющих и применяемых методов их выявления используют следующие понятия:

тонкая структура, микроструктура, макроструктура.

Тонкая структура описывает расположение элементарных частиц в кристалле иэлектронов в атоме. Изучается дифракционными методами (рентгенография, элетронография, нейтронография). Анализируя дифракционную картину, получаемую

при взаимодействии атомов кристалла с короткими волнами рентгеновских лучей можно получить обширную информацию о строении кристаллов. Такую мелкокристаллическую структуру наблюдают с помощью электронного микроскопа.

Микроструктура. Микроскопические методы дают возможность определить (объект изучения - шлиф, оборудование – микроскоп. Увеличение до 1400): размер и форму кристаллов, наличие различных по своей природе кристаллов, их распределение и относительные объѐмные количества, форму инородных включений, микропустоты, ориентирования кристаллов.

Макроструктура. Макроанализ предусматривает изучения строения кристаллов невооружѐнным глазом или при небольших увеличениях с помощью лупы. Этот метод даѐт возможность выявить: характер излома, усадочные раковины, поры, размер и форму крупных кристаллов, трещины, химическую неоднородность (ликвацию).

4. Методы оценки состава и структуры материалов.

Строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составом.

1) Химический состав строительных материалов позволяет судить о ряде свойств материала: огнестойкости, биостойкости, механических и других технических характеристиках. Химический состав неорганических веществ (цемента, извести и др.) и каменных материалов удобно выражать количеством содержащихся в них оксидов (%). Основные и кислотные оксиды химически связаны между собой и образуют минералы, которые и определяют многие свойства материала.

2) Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве содержатся в вяжущем веществе или в каменном материале.

3) Фазовый состав материала и фазовые переходы воды, находящиеся в его порах, оказывают влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации.

Самыми распространёнными методами исследования являются:

• оптическая микроскопия, которая состоит из 3х частей- инфракрасная область, видимая часть, ультрафиолетовая область, где видимая часть используется для внешней оценки структуры материала, инфракрасная и у/ф области предназначены для определения внутреннего строения вещества;

• ядерный магнитный резонанс (ЯМР);

• ядерный гамма резонанс;

• метод дифференциального термического анализа (ДТА)- предназначен для определения фазовых переходов при нагревании или охлаждении материала, а также для определения уменьшения при этих процессах массы материала;

• электронная микроскопия;

• рентгенографический анализ.