2.1.2 材料的结构
材料的性质与其内部的结构有着密切的关系。材料的结构可分为微观结构、亚微观结构和宏观结构。
（1）微观结构 微观结构是指原子、分子层次的结构，可通过电子显微镜或X射线衍射分析等手段进行分析研究。
按微观结构，材料可分为晶体、玻璃体及胶体三种。
1）晶体。晶体是指质点在空间中按一定规律重复排列而成的固体。强度极高的金刚石和强度极低的石墨，虽然元素组成都为碳，但由于两者的晶体结构不同，而形成了性质上的巨大差异。晶体具有固定的几何外形、各向异性及最小内能。然而，晶体材料是由众多晶粒不规则排列而成，因此晶体材料在宏观上失去了一定几何外形和各向异性的特点，表现出各向同性。由于晶体具有最小内能，使晶体材料表现出良好的化学稳定性。
2）玻璃体。玻璃体是指熔融物质急速冷却时，质点来不及按一定规律排列而凝固成的固体。玻璃体又称无定形体或非晶体，没有固定的几何外形，且各向同性；无固定熔点，加热时只能逐渐软化。由于急速冷却，没有结晶放热过程，其内部蓄积着大量的化学能。所以，玻璃体结构是一种不稳定的结构，具有较高的化学活性。如粒化高炉矿渣、粉煤灰，与石灰在有水的条件下，常温即可发生化学反应。
3）胶体。胶体是指粒径为1～100nm的固体颗粒分散在介质中的分散体。如分散介质是液体时，则此种胶体称为溶胶。
由于溶胶的颗粒很细，体系具有很大的表面积，因而也具有很大的表面能。胶粒有自发相互吸附凝聚成较大颗粒的趋势，凝聚后构成连续的网状结构，吸附了全部液体，使体系失去流动性，成为半固体状态，称为凝胶。凝胶体的结构仅由部分相互黏结的胶体颗粒所构成，由范德华力结合，所以凝胶在搅拌、振动等剪切力的作用下，其结合键很容易断裂，使凝胶变成溶胶，黏度降低，重新具有流动性。但静置一定时间后，溶胶又会慢慢恢复成凝胶，这一转变过程可以反复多次。凝胶、溶胶这种可逆互变的性能称为触变性。新拌水泥浆、石灰浆及沥青等材料都具有触变性。
（2）亚微观结构 亚微观结构是指可用光学显微镜观察到的结构，其尺度为0.2～100μm，主要研究晶体粒子、玻璃体、胶体及材料内孔隙的形态、大小、分布等结构状况。亚微观结构对材料的力学性质和耐久性影响很大，如在钢材中加入钛、钒等合金元素，可以细化晶粒，使材料强度提高。
（3）宏观结构（亦称构造） 宏观结构是指用放大镜或用肉眼即能分辨的结构层次。材料的构造根据孔隙特征可分为：
1）致密结构。该构造完全没有或基本没有孔隙。具有该种构造的材料一般密度较大，导热性较高，如金属、玻璃、致密的天然石材等。
2）微孔结构。该种构造具有众多直径微小的孔隙，通常密度和导热系数较小，有良好的隔声吸声性能和吸水性，抗渗性较差，如石膏制品、黏土砖瓦等。
3）多孔结构。该种构造具有较多的孔隙，孔隙直径较大（mm级以上）。该种构造的材料一般都为轻质材料，具有较好的保温隔热性和隔声吸声性能，同时具有较高的吸水性，如加气混凝土、泡沫塑料等。
按构成形态可分为：
1）聚集结构。由骨料和胶结材料构成，如混凝土、砂浆、烧土制品等。
2）纤维结构。该种构造通常呈力学各向异性，其性质与纤维走向有关，一般具有较好的保温和吸声性能。木材、玻璃纤维、矿棉都是纤维状构造的代表。
3）层状结构。由多层材料叠合而成，其性能往往呈各向异性。如胶合板、纸面石膏板、夹层玻璃都是层状构造。
4）散粒结构。由松散颗粒状材料构成，如石子、砂和蛭石等。该种构造的材料性质因材质不同相差较大，如蛭石可直接铺设作为保温层，而砂、石可作为骨料与胶凝材料拌和形成砂浆和混凝土。
同一组成、同样微观结构而构造不同的材料，则性质迥异。如同样组成的玻璃可做成玻璃砖（墙体承重材料），也可做成泡沫玻璃（绝热材料）。若组成和微观结构不同，但只要有相同的构造，也会出现相同的性质，如泡沫玻璃与泡沫混凝土都可作为绝热材料。可以说构造状态是决定工程性质的重要因素。
对同一材料改变其构造状态从而达到改性是工程技术发展的重要手段，但对具体工程，还必须考虑选择适宜的组成与结构。例如，用于高温工程的绝热材料，不能采用有机的组成与晶体的结构。只有组成结构与构造都互相协调、相得益彰才是最优组合，
总之，建筑材料的组成决定了材料化学性质，微观结构决定了材料物理性质，而宏观构造决定了材料的工程性质，它们三者是互相联系、互相制约的。
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