Классификация и структура материалов

Классификация материалов. Строительные материалы можно классифицировать по составу, структуре, свойствам, способу получения и области применения.

Состав материалов выражают содержанием химических элементов или оксидов (химический состав) и отдельных частей — фаз, однородных по химическому составу и физическим свойствам, отделенных друг от друга поверхностями раздела (фазовый состав).

По составу разделяют металлические и неметаллические материалы. Из металлических материалов в строительстве широко применяют железистые сплавы — чугун и сталь, а также сплавы алюминия. В группу неметаллических входят органические и неорганические материалы. Среди органических преобладают строительные материалы на основе древесины, битумов и синтетических полимеров. В их состав входят преимущественно высокомолекулярные углеводороды и их неметаллические производные.

Наиболее обширна группа неорганических строительных материалов. Химический состав их выражают в основном содержанием оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия, водорода. Фазовый состав неорганических материалов, применяемых в строительстве (природных камней, цементов, бетона, стекла и др.), представлен силикатами, алюмосиликатами, алюминатами, ферритами, оксидами и их гидратами.

В современном строительстве наиболее широко применяются композиционные строительные материалы (КСМ), скомбинированные из разных материалов для улучшения эксплуатационных свойств по сравнению со свойствами отдельных составляющих компонентов. Примерами природных КСМ являются горные породы, древесина, искусственных — многие сплавы, бетон, стекло, керамика и др. Общим признаком всех композиционных материалов является существование границы раздела фаз. Одну из фаз КСМ, выполняющую роль основы или связующего, называют матрицей. В матрице могут быть диспергированы в любом агрегатном состоянии различные наполнители в виде порошков, волокон, газовых включений, тонкой стружки, а также частиц любой другой формы.

Важнейшим классификационным признаком материалов, с которыми связаны многие их свойства, является структура — пространственное расположение элементов, слагающих материалы, и их взаимосвязь. Выделяют различные уровни структуры — от атомно-молекулярной, проявляемой при рентгенографическом исследовании, до макроструктуры, различаемой невооруженным глазом или при небольшом увеличении.

В зависимости от особенностей расположения ионов, атомов или молекул все твердые материалы делят на кристаллические и аморфные.