水分子对无定形C-S-H凝胶微结构和力学性能的影响

来源期刊：材料科学与工程学报2021年第2期

论文作者：马彬 朱林伟 牛海华

文章页码：271 - 579

关键词：水分子;无定形C-S-H凝胶;分子动力学;微观结构;力学性能;

摘    要：基于随机系统,利用Ca离子、H2O分子、OH基团和Si3O10集团作为基本单元构建无定形C-S-H凝胶模型,并结合分子动力学方法进行结构优化,得到不同H2O/Si含量的无定形C-S-H凝胶。通过分析不同原子对的径向分布函数和近邻原子数,研究了水分子含量对C-S-H凝胶体系的微观结构特性和力学性能的影响。研究结果表明:无定形C-S-H凝胶体系符合非晶态结构特征即短程有序长程无序。由于Ca离子附近的O原子从水中的O原子变成了硅氧四面体中的O原子,导致水分子含量减少时Ca-O原子对的近邻原子数变化不大。随着水分子含量的增高,硅链骨架层间距增大,层间水分子增多,粘聚力减小,材料容易变形,导致材料体积模量、杨氏模量和剪切模量均减小。无定形CS-H凝胶模型的力学参量与实验值吻合较好。