不同水含量下氧化石墨烯改性水泥材料界面性能的模拟研究
发布时间：2021-08-18 05:10
水含量会影响硅酸盐材料的机械性能。本文采用分子动力学方法（Molecular Dynamics,MD）,研究了0%、50%、100%三种水含量下氧化石墨烯/托贝莫来石（GO/C-S-H）界面的机械性能。研究发现界面连接主要由Caw-Os（C-S-H硅链中的氧原子）、Caw-Ocoo（氧化石墨烯表面去质子化的羧基）、Caw-Ooh（氧化石墨烯表面的羧基）、Caw-Ooo（氧化石墨烯表面的环氧基）以及界面氢键组成,其中Caw-Os和Caw-Ocoo在受到水分子影响时比较稳定,而Caw-Ooh、Caw-Ooo在受到水分子影响时化学稳定性会下降。不同水含量模型的单轴拉伸结果表明,界面机械性能会随着水含量的增加而降低,界面应力最大值从1.1 MPa下降到0.7 MPa。
【文章来源】：硅酸盐通报. 2020,39(07)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
初始模型构意图
在300 K温度下,对干燥的GO/C-S-H结构进行Grand Canonical Monte Carlo吸水模拟。吸附曲线如图2所示,取0%、50%以及100%三个不同水含量的GO/C-S-H模型。先在NPT系综,300 K,0 atm的条件下模拟2 000 ps,然后再进行2 000 ps的NVT模拟,以获得用于结构和动力学分析的原子轨迹。为了阐明应力-应变关系,对不同水含量的GO/C-S-H界面模型在0.08 ps-1的恒定应变速率下进行单轴拉伸载荷。在整个模拟过程中,系统都在NPT系综下完成。不同水分含量模型的原子数在4 465至5 572之间。
图3(a)为干燥模型,因此没有水分子的密度峰出现,随着水含量的增加,图3(b)、图3(c)的层间区域出现了明显的水分子密度峰。界面区域处Ow峰值的出现说明水分子进入GO/C-S-H界面模型后会优先在GO/C-S-H界面区域聚集,这种现象的发生是由于C-S-H和GO表面都具有亲水特性,且界面区域相较于C-S-H内部具有较多的缺陷,使得两者的结合部位容易吸附大量的水分子。另外,随着水含量的增加,层间区域沿z方向的距离从干燥模型的8.20 ?增加到了饱和模型的9.50 ?,这表明水分子在界面区域的聚集有可能会弱化界面的连接,使界面的机械性能下降。2.2 径向分布函数
本文编号：3349258
【文章来源】：硅酸盐通报. 2020,39(07)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
初始模型构意图
在300 K温度下,对干燥的GO/C-S-H结构进行Grand Canonical Monte Carlo吸水模拟。吸附曲线如图2所示,取0%、50%以及100%三个不同水含量的GO/C-S-H模型。先在NPT系综,300 K,0 atm的条件下模拟2 000 ps,然后再进行2 000 ps的NVT模拟,以获得用于结构和动力学分析的原子轨迹。为了阐明应力-应变关系,对不同水含量的GO/C-S-H界面模型在0.08 ps-1的恒定应变速率下进行单轴拉伸载荷。在整个模拟过程中,系统都在NPT系综下完成。不同水分含量模型的原子数在4 465至5 572之间。
图3(a)为干燥模型,因此没有水分子的密度峰出现,随着水含量的增加,图3(b)、图3(c)的层间区域出现了明显的水分子密度峰。界面区域处Ow峰值的出现说明水分子进入GO/C-S-H界面模型后会优先在GO/C-S-H界面区域聚集,这种现象的发生是由于C-S-H和GO表面都具有亲水特性,且界面区域相较于C-S-H内部具有较多的缺陷,使得两者的结合部位容易吸附大量的水分子。另外,随着水含量的增加,层间区域沿z方向的距离从干燥模型的8.20 ?增加到了饱和模型的9.50 ?,这表明水分子在界面区域的聚集有可能会弱化界面的连接,使界面的机械性能下降。2.2 径向分布函数
本文编号：3349258
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