水化硅酸鈣(C-S-H)是水泥水化產(chǎn)物中的主要組成成分,而層間水對(duì)C-S-H的物理化學(xué)性能有重要影響。利用分子動(dòng)力學(xué)模擬C-S-H對(duì)水分子的吸附,得到280～320 K區(qū)間多個(gè)溫度的C-S-H對(duì)水分子的吸附等溫線(xiàn)。結(jié)果表明,不同溫度條件下,C-S-H對(duì)水分子的最大吸附量變化不明顯,而對(duì)水分子的吸附能力隨溫度升高而降低;提出了溫度為280～320 K時(shí),C-S-H對(duì)水分子的的吸附式。不同層間水覆蓋率的C-S-H晶胞的結(jié)構(gòu)特征表明,隨著層間含水量的增大,C-S-H結(jié)構(gòu)分層更加明顯。達(dá)到不同層間水覆蓋率時(shí),吸附水在層間的位置不同導(dǎo)致C-S-H體積增大率不同。吸附水使C-S-H體積增大,密度減小,但C-S-H中原有的原子結(jié)構(gòu)更加緊密。

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圖1C-S-H初始模型(電子版為彩圖)

關(guān)于C-S-H結(jié)構(gòu)，學(xué)者大多建立在Tobermorite和Jennite晶體模型上，但二者與真實(shí)C-S-H的鈣硅比和密度相差甚大[11]。Pellenq等[11]根據(jù)實(shí)驗(yàn)Qn分布刪除Tobermorite模型中部分SiO2，該模型的密度以及結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)均與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合，因此，該....

圖4層間水分子位置示意圖:(a)θ=0.25;(b)θ=0.50;(c)θ=0.75;(d)θ=1.00

圖3不同覆蓋率的C-S-H的微觀(guān)結(jié)構(gòu):(a)θ=0;(b)θ=0.25;(c)θ=0.50;(d)θ=0.75;(e)θ=1.00(電子版為彩圖)圖5不同覆蓋率C-S-H晶胞的體積和密度

圖5不同覆蓋率C-S-H晶胞的體積和密度

圖4層間水分子位置示意圖:(a)θ=0.25;(b)θ=0.50;(c)θ=0.75;(d)θ=1.00C-S-H的體積變化可以應(yīng)用文獻(xiàn)[6]提出的鈣硅層間化學(xué)鍵隨水分子的填充而發(fā)生演化規(guī)律進(jìn)一步解釋。圖6是文獻(xiàn)[6]提出的層間連接示意圖。由圖6可見(jiàn)，在低含水量時(shí)，硅氧四面體中....

圖2各溫度下C-S-H對(duì)水分子的吸附等溫線(xiàn)(電子版為彩圖)

在溫度區(qū)間280～320K內(nèi)每隔5K模擬得到的C-S-H對(duì)水分子的吸附等溫線(xiàn)如圖2所示。由圖2可見(jiàn)，當(dāng)水蒸氣壓強(qiáng)較小時(shí)吸附量呈直線(xiàn)上升，但隨著水蒸氣壓強(qiáng)不斷增大，C-S-H對(duì)水的吸附曲線(xiàn)趨近于直線(xiàn)，即達(dá)到飽和狀態(tài)。300K時(shí)，飽和C-S-H結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)充分弛豫后密度為2.66....

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