26 Кристаллические и аморфные тела, виды химической связи.

Твердыми телами в строгом смысле слова являются только кристаллические тела, для которых характерным является дальний порядок расположения частиц вещества (атомов, молекул или ионов). Дальний порядок – это правильное расположение частиц вещества в пространстве, которое сохраняется на больших расстояниях и в разных направлениях для большого числа частиц.

Твердые тела не кристаллического строения (стекла, пластмассы и т.п.) имеют лишь ближний порядок. Такие тела называются аморфными. Их частицы сохраняют некоторый порядок на близких расстояниях.

При описании кристаллической структуры твердого тела пользуются понятием кристаллической решетки, которая представляет собой сетку, в узлах которой расположены частицы вещества (атомы, ионы, молекулы). В зависимости от природы сил, удерживающих атомы, ионы и молекулы около центров равновесия, обычно рассматривают четыре типа кристаллических структур: атомные (рис. 3.6, а), молекулярные (рис. 3.6, б), ионные (рис. 3.6, в) и металлические (рис. 3.6, г).

Основными формами химической связи атомов элементов в кристаллической решетке материалов, используемых при производстве вяжущих, является ионная (электровалентная) и ковалентная (атомная).

Рисунок 3.6 – Основные типы кристаллических структур

Большинство соединений характеризуется смешанной (полярной) связью, переходной между ионной и ковалентной.

Атомная (валентная, обменная) связь характерна для силикатных материалов и большинства горных пород. Наиболее общим видом связи, возникающей между любыми атомами и молекулами, являются силы Ван-дер-Ваальса. Они возникают между электрически нейтральными системами и системами, не обладающими электрическим моментом

27 Твердость и прочность, как два различных фактора, характеризующих механические свойства материалов.

Механические свойства материалов определяют поведение конструкций под действием внешних нагрузок. Последние вызывают разрушение либо деформацию материалов. Сопротивление материалов механическому разрушению характеризуется их прочностными свойствами: прочностью, твердостью, истираемостью, сопротивлением удару, износом. Способность материалов изменять под нагрузкой форму и размеры характеризуется деформационными свойствами: упругостью, пластичностью, хрупкостью и ползучестью.

Под действием внешних сил строительные конструкции претерпевают деформацию. Изменение формы и размеров тела под действием внешних сил называется деформацией. При этом твердые тела по-разному реагируют на снятие нагрузки, проявляя свойства упругости или пластичности.

Упругость - свойство материала восстанавливать свои форму и объем после прекращения действия внешних сил. Упругую деформацию называют обратимой. Наибольшее напряжение, при котором действует лишь упругая деформация, называют пределом упругости. В области упругих деформаций действителен закон Гука ~ деформация материала пропорциональна действующему напряжению.

Пластичность - свойство материала необратимо деформироваться под действием внешних сил. Пластическая (остаточная) деформация, не исчезающая после снятия нагрузки, называется необратимой.

Механические свойства материалов характеризуются диаграммой деформаций, которую строят в координатах «механическое напряжение а - относительная деформация

Начальные участки диаграмм деформирования - прямолинейны. Это означает, что материал работает как упругое тело и его деформация пропорциональна напряжению. Связь деформаций £ и напряжений о в области упругой работы материала на участке ОА описывается с помощью закона Гука

Твердость - свойство материала сопротивляться проникновению в него более твердого тела. Твердость ряда строительных материалов (бетона, древесины, металлов, строительного раствора) определяют специальным прибором, вдавливая в них закаленный стальной шарик, алмазный конус или пирамиду. В результате испытания вычисляют число твердости. Оно равно отношению силы вдавливания к площади поверхности отпечатка. Твердость минералов и однородных горных пород оценивают по шкале Мооса, содержащей десять минералов, расположенных по возрастающей твердости, начиная от талька (твердость 1) и кончая алмазом (твердость 10). Твердость исследуемого материала определяют, последовательно царапая его входящими в шкалу твердости минералами.

Прочность - способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок. Мерой прочности материала является предел прочности - наибольшее напряжение, соответствующее нарастающей нагрузке, при которой образец материала разрушается (напряжение в точке В,  13).