近日，水利土木工程學(xué)院尹航副教授團(tuán)隊(duì)在期刊《Construction and Building Materials》發(fā)表題為“Issues of standardizing C-S-H molecular models: Random defect distribution and its effects on material performance”的研究論文。水利土木工程學(xué)院2023級(jí)碩士研究生王世杰為論文第一作者，尹航副教授、西京學(xué)院楊毅副教授為論文通訊作者，我校George Papadakis院士、任方舟副教授參與論文研究及撰寫工作。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一通訊單位。

水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠是水泥水化過程的主要產(chǎn)物，約占全部水化產(chǎn)物的 50%–60%，是混凝土中起到粘結(jié)作用的主要凝膠相。在納米尺度上應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬研究C-S-H力學(xué)性能、界面作用機(jī)制等問題已成為近年來的研究熱點(diǎn)之一。由于水泥水化產(chǎn)生的C-S-H凝膠不具有特定分子結(jié)構(gòu)，很多研究者在構(gòu)建C-S-H分子模型時(shí)以托貝莫來石（Tobermorite）晶體結(jié)構(gòu)作為初始框架，在硅酸鹽鏈中引入隨機(jī)缺陷使其符合實(shí)驗(yàn)表征的鈣硅比和硅酸鹽聚合度（Qn）。這一模型構(gòu)建過程較為復(fù)雜，且具有較高隨機(jī)性，不同研究者得到的初始構(gòu)型可能存在一定差異。本論文提出了一種完全隨機(jī)的建模程序，可以使模型滿足鈣硅比、Qn、電荷平衡等條件，并探討了多種隨機(jī)構(gòu)型在拉伸、剪切、輸運(yùn)等基本問題的研究中可能存在的影響。相關(guān)程序已在GitHub平臺(tái)開源共享，為建立標(biāo)準(zhǔn)化的C-S-H模型提供了重要見解。

圖1 C-S-H 建模程序構(gòu)建流程圖

該研究得到了山東省自然科學(xué)基金、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)青年教師成長計(jì)劃、DTGAgriCen項(xiàng)目的資助。本研究的計(jì)算工作受山東農(nóng)業(yè)大學(xué)高性能計(jì)算中心技術(shù)支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.140527

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波