钠蒙脱土晶层间水分子结构分子动力学模拟

况联飞^1,2，周国庆¹，商翔宇^1,2，赵晓东¹

1. 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室2. 中国矿业大学力学与建筑工程学院

摘 要：对晶层间不同含水量的蒙脱土-水-离子体系以及NaCl水溶液进行分子动力学模拟,并比较了矿物晶层间水分子及离子特性与水溶液中的差别。模拟结果表明:层间补偿阳离子受蒙脱矿物同晶置换位置影响,而层间水分子则与四面体氧原子形成氢键配位,沿矿物表面定向排列;层间水分子及离子受黏土矿物几何限制及表面电荷的影响,其沿zz方向的扩散系数很小,且总扩散系数也要小于NaCl水溶液;层间水分子中氢、氧原子间及其与钠离子间的径向分布函数峰值强度要高于水溶液,也说明了晶层间水的聚合程度更高。以上结果定量描绘了晶层间水分子的结构形态,同时也充分说明了晶层间水分子的结构明显不同于自由水,为下一步研究黏土的高压力学特性奠定了基础。

关键词：蒙脱土;晶层;分子动力模拟;自扩散系数;径向分布函数;