Състав и структура на материалите - Строителни материали
В зависимост от химичния състав е обичайно да се разделят органични и неорганични вещества.
Органичните вещества са съединения на въглерода с други елементи (главно водород, кислород и азот). Може да се приеме, че всички органични вещества произхождат от продуктите на фотосинтезата на растенията (глюкоза, нишесте и др. -)> тоест всички органични вещества не се окисляват като минерални (каменни) вещества, а намаляват веществата, които са натрупали енергията на слънцето и отдаването му по време на окисляване (изгаряне, разпадане).
Сред строителните материали, направени от органични вещества, най-често се използват дърво и битум. През XX век. се появяват полимерни материали, синтезирани от рафинирани продукти от нефт, въглища и др., които бързо завоюват силна позиция. От гледна точка на строителя органичните вещества имат сериозни недостатъци.
При нагряване или под въздействието на ултравиолетови лъчи те могат да бъдат окислени от атмосферен кислород и при температури над 200 ... 300 ° C повечето органични съединения изгарят (горенето е същият процес на окисляване, но протича много бързо и придружено от концентрирано отделяне на топлина, провокиращо продължаване на горенето).
Органичните вещества (с изключение на повечето синтетични полимери) могат да служат като хранителна среда за живите организми. Когато върху органичните материали се развият гъбички или микроорганизми, възниква гниене - ензимно окисляване на тези материали.
По принцип същността на процеса на изгаряне и разпадане е една и съща - това е окисляване, но протичащо с различни скорости и при различни температури.
От горното можем да заключим, че трайността на органичните материали не е голяма. Много положителни свойства на органичните материали обаче (ниска плътност, относително висока якост, лекота на обработка и др.) Отдавна привличат и все още привличат вниманието на строителите към тях.
Неорганичните (минерални) вещества, използвани в строителството (керамика, естествен камък и др.) Са съединения на вече окислени химични елементи - главно силициеви и алуминиеви оксиди с метални оксиди. Например, пясъкът е силициев оксид Si02; глина - воден алумосиликат - A1203 * nSi02 * wH20; стъклото е вещество, състоящо се от силициев оксид, натриев оксид, калциев оксид и някои други оксиди. Вече в окислено състояние те не са в състояние да се окисляват, тоест да гният и изгарят. В това отношение те са по-стабилни (по-трайни) от органичните вещества. Преработката им в продукти обаче обикновено е по-трудоемка и енергоемка от обработката на органични материали.
Кристални и аморфни тела. Всички вещества са изградени от малки частици - атоми и молекули. В зависимост от степента на подреждане в подреждането на атомите (или молекулите) на твърдите тела се разграничават кристални и аморфни (стъклени) тела.
Кристалните тела са тези, при които атомите (или молекулите) са подредени в правилния геометричен ред и този общ ред се спазва както за атоми, разположени в непосредствена близост един до друг (ред от близко разстояние), така и на значително разстояние (далечен обхват) поръчка).
Аморфни тела се наричат тела, в които само най-близките атоми един към друг са в повече или по-малко подредена подредба; отдалечена поръчка отсъства.
Процесът на кристализация може да бъде представен по следния начин. Когато веществото преминава от течно в твърдо състояние (например, когато металната стопилка се втвърди) или когато твърдото вещество се утаи от наситен разтвор (например, когато гипсът се втвърди), атомите и молекулите на веществото са склонни да приемат такива позиция една спрямо друга, така че силите на тяхното взаимодействие да са възможно най-балансирани. Следователно тяхното положение един спрямо друг се оказва съвсем определено, фиксирано.
Такъв геометрично правилен и повтарящ се ред на подреждане на атомите (молекулите) в пространството се нарича кристална решетка (фиг. 2.1).
Процесът на кристализация отнема известно време. В някои случаи (например при бързо охлаждане на разтопен кварц), втвърдяването настъпва без кристализация, като същевременно се поддържа хаотично подреждане на атомите и определено количество вътрешна енергия. Така се образува аморфно вещество - в нашия случай кварцово стъкло.