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建筑材料的组成、结构与构造（一）
了解建筑材料的化学组成、微观结构与宏观构造，是认识和学习建筑材料的基础。化学组成告诉我们材料中包含哪些物质，微观结构与宏观构造则分别从微观和宏观层面揭示材料的组织方式。
我们知道，建筑材料用于建造具有特定功能的建筑物或构筑物。因此，建筑物或构筑物的功能很大程度上与所选用的材料有关。
为什么会堂、影院、音乐厅的墙面要用吸音板？为什么斜拉桥的拉索用成束的钢绞线制成？为什么混凝土楼板加固要贴碳纤维布？
……
要回答这些问题，必须分析建（构）筑物的使用功能与材料性能的关系。
材料的性能又取决于它们的（微观）结构和（宏观）构造。
举一个经典的例子。
金刚石和石墨都是碳的单质，但前者号称是最硬的物质。它还有一个名字——钻石，象征着恒久不变的真爱，说明金刚石性质很稳定；石墨则又软又滑，铅笔笔芯就是用它做的。石墨还可以作为润滑剂使用。
金刚石和石墨本是同根生，性情竟别如天壤，盖因微观结构和宏观构造不同也。
注：铅笔的笔芯是用石墨和粘土按一定比例混合制成的。粘土含量越高，铅笔芯越硬；石墨含量越高，则笔芯越软，同时书写的字迹越黑。通常，铅笔上会标注“HB”、“2B”、“6B”等代表其适用性的符号（即铅笔的型号）。
再看一个例子：同为螺丝钉，在相同环境中使用同样长的时间，为什么有的锈迹斑斑，有的却光亮如新？
要回答这个问题，同样需要从分析材料的化学成分、结构和构造入手。那么接下来，我们就依次来了解这三个方面。
材料的化学组成有元素组成和矿物组成之分。矿物组成与材料性质的关系比元素组成更密切。
例如：瓷器是由高岭土经高温焙烧得到的，二者的元素组成基本相同，但矿物组成不同，所以性质和性能不同。焙烧时发生了化学变化，改变了材料的矿物组成，所以材料的性质也随之改变。
再看一个例子。
青蒿素——一种治疗疟疾的药物，真正意义上成就中国人的诺奖梦；葡萄糖——一种维持生命活动的必需物质。它们的化学组成完全相同，都是由碳、氢和氧元素组成。但是这三种元素结合的方式完全不同，造成这两种物质完全不同的特性和功能。
很多时候，由于分子结构不同，即便分子式完全一样，也能形成性质各异的物质或材料。这在化学中称为同分异构体。这已经是另一个问题了，我们在后面还会谈到。
对于金属材料的化学组成，工程上习惯用元素组成表示。我们来看普通钢材和不锈钢材的元素组成。
两者的区别很明显，不锈钢包含的铬和镍比普通钢多得多。这正是不锈钢不容易生锈的缘故！因为这两种元素的添加，也使不锈钢材比普通钢材要贵。
对于无机非金属材料的化学组成，习惯上以矿物组成表示。例如水泥、高炉矿渣和水玻璃的化学组成可以用氧化物形式表示，大家来看这张表中的三组实测数据。
有机材料和复合材料的化学组成，通常用化合物组成表示。显然，化合物组成提供了比元素组成多得多的有效信息。
注：矿物组成通常是对于无机材料而言的。对于有机材料，我们通常说化合物组成。
相对于生物质（例如人的血液）的化学组成来说，大多数建筑材料的化学组成不算很复杂。
我们知道，借助望远镜能遥望渺茫浩瀚的宇宙空间；借助显微镜能窥探复杂奇妙的微观世界。看得更远更细微，一直是人类孜孜以求的梦想。
随着科技的进步和发展，人类已能看清越来越细微的物质和材料的内部世界，这是人眼根本无法触及的！ 借助最先进的电子显微镜，已经能看清原子和电子轨道了。
那么，揭开金刚石和石墨的内部世界，自然不是什么难事！既然二者的化学组成完全一样，而性质却有天壤之别，那么，借助电子显微镜，让我们来看看它们的“内心”吧。
原来，金刚石的碳原子排列，是象这样的四面体，怪不得它那么稳定。石墨的碳原子则呈层状分布，层与层之间的结合比较弱，怪不得又软有滑。
注：每一层内的碳（C）原子都是正六边形排列的，要解开C-C键很困难，所以石墨的熔点和金刚石一样高。
所谓微观结构，这里是指材料和物质在显微镜下（通常不小于25倍的放大率）的呈现和构成其的分子、原子等微粒的组织、排列方式。
我们再来看用电子显微镜观察到两种常用建筑材料——低碳钢和混凝土的微观结构。你有没有觉得很神奇？
需要强调的是，能观察到的微观结构取决于显微技术。也就是说，显微镜越先进，放大倍率越大，我们能观察到的东西就越多、越细微，对材料微观结构的理解可能就越深刻。