近日，水利土木工程學院尹航副教授和楊進波副教授課題組在《Applied Surface Science》在線發表了題為“Effects of C-S-H gel surface structure on sodium chloride evaporation crystallization in C-S-H gel nanopores with molecular dynamics analysis”的研究論文。楊進波副教授為論文第一作者，碩士研究生趙國慶為論文第二作者，尹航副教授為論文通訊作者。
海洋環境會導致水泥基材料的物理性能（強度、彈性模量等）和耐久性加速降低。海水中的各種鹽類（NaCl含量最高）可在水泥基材料的孔隙中結晶，是導致水泥基材料加速老化的主要原因之一。C-S-H凝膠作為水泥的主要水化產物，其性質可用于研究水泥基材料物理性能和耐久性的納米尺度作用機理。C-S-H凝膠具有多尺度孔結構，目前，NaCl在C-S-H凝膠納米孔道中的結晶過程較難通過實驗儀器觀測。本論文采用分子動力學方法，系統研究了NaCl在C-S-H凝膠孔道中的蒸發結晶過程和機理。
本研究基于C-S-H凝膠模型的短程有序性，提出了兩種晶向組合的固液界面模型，模擬并討論了C-S-H凝膠表面結構對NaCl溶液蒸發結晶過程的影響。NaCl在C-S-H凝膠納米孔道空間中的結晶遵循兩步結晶機制（成核和結晶）。鈉離子和氯離子在C-S-H凝膠表面的吸附存在顯著差異。C-S-H凝膠表面具有電負性，因此C-S-H凝膠表面對陽離子的吸附能力強于對陰離子的吸附能力，C-S-H凝膠表面對鈉離子的吸附更為穩定。C-S-H凝膠表面硅氧四面體密度的差異導致了C-S-H凝膠表面電荷特性的差異。C-S-H凝膠表面結構對氯化鈉結晶位置有影響，但對兩步蒸發結晶過程影響不明顯。這些發現為研究C-S-H凝膠表面的納米級特性和水泥基材料的宏觀耐久性提供了理論依據。
該研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158159
編 輯：萬 千
審 核：賈 波
