水分子和離子在地聚合物膠凝材料中的分子動力學研究

張景林，徐小倩，侯東帥，陳際洲，金祖權，李紹純， 苗吉軍，劉俊偉，張 鵬，王鵬剛

(青島理工大學土木工程學院，青島 266033)

0 引 言

基礎設施建設過程中，傳統土木工程材料造成的污染日益嚴重，包括水泥生產過程中的二氧化碳排放，涉及有機材料的災難性火災，以及采礦作業對淡水的有毒金屬污染[1]。地聚合物作為一種替代傳統硅酸鹽水泥的環保型材料，越來越多的應用于工程實踐中。作為一種無機硅鋁酸鹽材料，地聚合物通常由硅酸鹽和鋁酸鹽在常溫常壓下以堿性溶液或堿金屬鹽作為活化劑合成，它是由鋁硅在堿性介質中溶解、運輸、縮聚而形成的三維網狀結構[2-4]。與普通硅酸鹽水泥相比，地聚合物具有防火性能好、透水性低、收縮率小、熱穩定性強和抗酸堿腐蝕能力強等優點[5]。水合硅酸鋁鈉(NASH)凝膠是地聚合物的主要粘結相[6-8]，地聚合物的抗腐蝕能力與NASH的特性緊密相連。分子動力學作為一種計算機模擬方法，已被廣泛用于水泥基材料耐久性研究，從微觀尺度上研究膠凝材料界面附近侵蝕性離子的結構和存在形式，為探究NASH抗腐蝕機理提供有效工具。自然環境中氯離子和硫酸鹽的侵蝕是影響混凝土耐久性的重要原因之一[9-11]，由于宏觀試驗方法的局限性，納觀尺度上NASH凝膠抗酸堿侵蝕的機理尚不明確，本研究采用分子動力學方法，構建了NASH納米孔道，模擬了水和離子的非飽和傳輸過程，研究了NaCl溶液與Na2SO4溶液中水和離子的傳輸行為，為將來的研究提供了理論基礎。……