不同钙硅比水化硅酸钙力学性能的分子动力学模拟

林伟辉¹，付甲²，王志华¹，辛浩¹

1. 太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所材料强度与结构冲击山西省重点实验室2. 法国国立应用科学学院土木工程与机械工程实验室

摘 要：基于Pellenq等的建模思路,构造了不同钙硅比（C/S）的水化硅酸钙（C-S-H）原子模型,采用分子动力学方法模拟了C-S-H在轴向拉伸载荷作用下的力学性能。重点比较分析了不同钙硅比的C-S-H在无水及含水情况下的拉伸应力-应变曲线。模拟结果表明:（1）与钙硅比为1.0的情况相比,钙硅比大于1.0时C-S-H结构的抗拉强度显著下降;（2）钙硅比大于1.0时,钙氧间的相互作用在承受载荷方面起重要作用,有效弥补了结构中因SiO₂基团缺失引起的缺陷,使得C-S-H的强度下降程度趋缓;（3）当应变达到一定程度时,水分子能够切断钙氧间的相互作用,使得C-S-H结构的强度进一步降低甚至引起断裂失效。

关键词：分子动力学;水化硅酸钙;钙硅比;力学性能;