晶态材料和非晶态材料-科学网—博客.PDF

2.2 晶态材料和非晶态材料 2.2.1 晶态材料和非晶态材料的异同 晶体广泛存在，并可以用各种偏离理想晶体的缺陷使其具有一定的性质，晶体材料是固体 材料的核心。非晶态材料指非结晶状态的材料，一般指以非晶态半导体和非晶体金属为主的普 通低分子的非晶态固体材料，广义地，还包括玻璃、陶瓷以及非晶态聚合物。 晶态材料和非晶态材料都是真实的固体，其内部的原子都处于完全确定的平衡位置附近， 并围绕平衡位置坐振动；都具有固体的基本属性，即宏观表现为连续刚体，不流动有确定的形 状，体积不变动；具有弹性硬度，可反抗切应力。 两者的本质区别是晶态材料具有长程有序的点阵结构，其组成原子或基元处于一定格式空 间排列的状态；非晶态材料只有在几个原子间距量级的短程范围内具有原子有序的状态，为短 程有序。 2.2.2 水泥和玻璃 水泥、玻璃和陶瓷都属于传统的无极非金属材料。它们都是以硅酸盐为主要成分的材料， 也包括一些生产工艺相近的非硅酸盐材料。由于化学结构的原因，它们大多具有耐压强度高、 硬度大、耐高温、抗腐蚀等特点。 1.水泥 水泥是一类非常基础的建筑材料，与水混合后，经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚 硬而具有一定强度的石状体并能将散粒材料胶结成为整体。硅酸盐水泥兴起于19 世纪。它的 化学成分复杂，但主要的胶结成分是水化硅酸钙。它是一种水硬性胶凝材料。普通硅酸盐水泥 强度高、能抗硫酸盐腐蚀、水化热，也可用于制备砂浆。为了建筑需要，水泥可做成白色、黑 色或其他各种颜色。 （1）水泥的优点：水泥具有以下优点，因此在土木工程领域得到广泛的应用。 水硬性、与钢筋粘结性好、耐久性、工艺简单、可塑性、低成本、多样性 （2 ）水泥的分类 水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。 通用水泥包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉 煤灰硅酸盐水泥、复合水泥 专用水泥包括砌筑水泥、油井水泥 1 特性水泥包括快硬水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐水泥、中热水泥 水泥按化学成份可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫酸盐水泥。其特点及用途如下： 硅酸盐水泥用于一般工程；铝酸盐水泥的特点是快硬、早强，主要用于紧急抢修工程、早 强工程、冬季施工、抗蚀、抗冻等工程；硫酸盐水泥特点是早强、膨胀，适用于抢修工程、锚 固和地下工程等。 尽管水泥的品种很多，但是工程中90% 以上使用的是硅酸盐水泥。 （3 ）水泥的生产 以粘土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并 研成细粉就得到普通水泥。凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰或熟化高炉矿渣、适量石膏共同 磨细制得的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥代号 P. Ⅰ、P. Ⅱ。P Ⅰ表示不掺混合材料的硅酸盐水 泥，P Ⅱ表示混合材料掺量不超过5%的硅酸盐水泥。 硅酸盐水泥的生产过程 （4 ）硅酸盐水泥的矿物组成及特性 硅酸盐水泥的主要矿物组成包括硅酸三钙 、硅酸二钙 、铝酸三钙、铁铝酸四钙。其矿物 组成及其性质见下表。 表3.2.1 硅酸盐水泥的矿物组成 组成 化学分子式 缩写 硅酸三钙 3CaO·SiO2 C S 3 硅酸二钙 Tricalcium silicate C2 S 铝酸三钙 3CaO·Al2O3 C3A 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3 ·Fe2O3 C4AF 表3.2.2 矿物组成性质 矿物种类 硅酸三钙 硅酸二钙