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材料科学与工程学报2025年第05期:阳离子对C-S-H/SiO_2界面氯离子迁移影响的分子动力学模拟

来源:期刊VIP网 时间:


作者:楚云帆;马彬;陈彦齐;魏燕锋;

单位:桂林电子科技大学建筑与交通工程学院;常德科技职业技术学院互联智造学院;

摘要:本研究采用分子动力学方法模拟了金属阳离子和Cl~-离子在水化硅酸钙(C-S-H)/二氧化硅(SiO_2)界面的迁移行为,分析了其动力学特征、离子强度分布和离子间相互作用,揭示了Na~+、Mg~(2+)阳离子对C-S-H/SiO_2界面Cl~-离子迁移的影响机理,为解决海洋环境下混凝土的耐久性问题提供理论指导。研究结果表明,MgCl_2溶液中Cl~-离子的均方位移(MSD)小于NaCl溶液。与NaCl溶液相比,MgCl_2溶液中粒子的扩散系数均减小,C-S-H表面Cl~-离子强度分布曲线的峰值也更高。此外,在相同Cl~-离子浓度下,溶液中Mg~(2+)离子数量少于Na~+离子数量,故在C-S-H表面和SiO_2表面Mg~(2+)离子的强度分布曲线峰值低于Na~+离子。Mg~(2+)离子的溶剂化效应强于Na~+离子,与水分子的缔合量较大,导致Mg-O_w的径向分布函数(RDF)曲线的波峰更宽更高。NaCl溶液中Ca_h-Cl峰值小于MgCl_2溶液,表明NaCl溶液中Cl~-运动能力更强,该结果与Cl~-离子的扩散系数的变化规律一致。可见,Mg~(2+)离子对氯离子的固定能力显著强于Na~+离子。

关键词:阳离子;;C-S-H/SiO_2界面;;氯离子;;迁移;;分子动力学

基金资助:国家自然科学基金项目(12162010);; 广西科技基地和人才专项项目(AD19245143)