Структура материала

Структуру материала изучают на трех уровнях: первый - макроструктура материала - строение, видимое невооруженным глазом; второй - микроструктура материала-строение, видимое в оптический микроскоп; третий - внутреннее строение веществ, составляющих материал, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и т. д.
Макроструктура твердых строительных материалов может быть конгломератная, ячеистая, мелкопористая, волокнистая, слоистая, рыхлозернистая (порошкообразная).
Искусственные конгломераты - это обширная группа, объединяющая различные виды бетона, некоторые керамические и другие материалы.
Ячеистая структура характеризуется наличием макропор, свойственных газо- и пенобетонам, ячеистый пластмассам.
Мелкопористая структура свойственна, например, керамическим материалам, поризованным способами высокого затворения водой и введением выгорающих добавок.
Волокнистая структура присуща древесине, стеклопластикам, изделиям из минеральной ваты и др. Особенность этой структуры - резкое различие прочности, теплопроводности и других свойств вдоль и поперек волокон.
Слоистая структура отчетливо выражена у рулонных, листовых, плитных материалов, в частности у полимерных материалов со слоистым наполнителем (бумопласта, текстолита и др.).
Рыхлозернистая структура свойственна заполнителям для бетона, зернистым и порошкообразным материалам для мастичной теплоизоляции, засыпок и др.
Структура веществ, составляющих материал, может быть кристаллическая и аморфная. Кристаллические и аморфные формы нередко являются лишь различными состояниями одного и того же вещества (например, кристаллический кварц и различные аморфные формы кремнезема). Кристаллическая форма всегда более устойчива. Чтобы вызвать химическое взаимодействие между кварцевым песком и известью, в технологии силикатного кирпича применяют автоклавную обработку отформованного сырца насыщенным водяным паром с температурой 175°С и давлением 0,8 МПа. Между тем, трепел (аморфная форма SiO₂) вместе с известью после затворения водой образует гидросиликат кальция при температуре 15-25 °С. Аморфная форма вещества может перейти в более устойчивую кристаллическую форму.
Практическое значение для природных и искусственных каменных материалов имеет явление полиморфизма, когда одно и то же вещество способно существовать в различных кристаллических формах, называемых модификациями. Наблюдаются, например, полиморфные превращения кварца, сопровождающиеся изменением объема.
Особенностью кристаллического вещества являются определенная температура плавления (при постоянном давлении) и определенная геометрическая форма кристаллов каждой его модификации.
Свойства монокристаллов неодинаковы в разных на­правлениях. Это механическая прочность, теплопроводность, скорость растворения, электропроводность и др. Явление анизотропии является следствием особенностей внутреннего строения кристаллов.
В строительстве применяют поликристаллические каменные материалы, в которых разные кристаллы ориентированы беспорядочно. Подобные материалы рассматриваются как изотропные по своим строительно-техническим свойствам. Исключение составляют слоистые каменные материалы (гнейсы, сланцы и др.).