Строительные материалы и изделия стр.6

В реальных кристаллах далеко не все атомы располагаются правильным образом. В отдельных узлах кристаллической решетки атомы могут отсутствовать, образуя вакансии; некоторые атомы могут находиться в междоузлии. В решетку могут быть внедрены чужие атомы — примеси.

Если одна из атомных плоскостей (совокупность атомов, находящихся в одной плоскости), начинаясь на одном конце кристалла, обрывается внутри его и не доходит до другого конца, то такой дефект называется краевой дислокацией.

Существует также винтовая дислокация — смещение атомов, при котором атомные плоскости образуют одну винтовую поверхность. Дефектом является также граница между зернами в кристаллических материалах — зона перехода между кристаллами, повернутыми относительно друг друга на некоторый угол. Она представляет собой поверхность выхода дислокаций.

Вследствие наличия дефектов прочность реальных кристаллов на несколько порядков ниже, чем идеальных.

Аморфная структура. Аморфная структура образуется при быстром охлаждении расплава, когда атомы при переходе в твердое состояние не успевают образовать кристаллическую решетку, а остаются вблизи тех положений, которые занимали в жидкости. Аморфная структура не является совершенно беспорядочной. Некое подобие порядка наблюдается в ближайшем окружении атомов. Аморфное состояние вещества является термодинамически неустойчивым (метастабильным) в отличие от кристаллического состояния. Поэтому при нагреве, когда атомы приобретают определенную подвижность, в аморфном теле происходит кристаллизация. Термодинамическая неустойчивость обусловливает и более высокую химическую активность аморфных веществ.

Аморфные вещества прозрачны, так как не имеют границ между кристаллами, рассеивающих световые волны. Такие вещества называются стеклами, а их структура — стеклообразной. В строительстве применяются стекла, получаемые из минеральных и полимерных расплавов.

Структуры многофазных систем очень разнообразны. В самом общем случае они различаются по виду контактов между частицами.

Материалы с жидкой дисперсионной средой (на стадии формования) имеют коагуляционную структуру со сравнительно слабыми контактами, осуществляемыми через жидкую прослойку и допускающими сдвиг частиц относительно друг друга. Расстояние между частицами (толщина прослойки) зависит от концентрации дискретной фазы и составляет от 1 до 100 нм. К малоконцентрированным системам относятся многие лакокрасочные материалы, представляющие собой суспензии тонкодисперсных пигментов и наполнителей в связующей жидкости. Высококонцентрированными дисперсными системами являются бетонные и растворные смеси, керамическая масса, мастики и др.

Для материалов с твердой дисперсионной средой характерны прочные контакты между «сросшимися» частицами. Структуру аморфных тел в этом случае называют конденсационной, а структуру кристаллических фаз — кристаллизационной.

1.3. Поверхностные явления и формирование свойств материалов

Явления смачивания. Если молекулы жидкости взаимодействуют с молекулами твердого тела сильнее, чем между собой, то капля жидкости растекается по поверхности — смачивает ее. При этом краевой угол смачивания 9 < 90°, a cos 9 > 0 (рис. 1.2, а).