Speaker
Description
В работе объектом исследования был модельный тоберморит с водоцементным отношением 0.85, который относится к промежуточным состояниям гидратированного портландцемента. К числу эффективных средств изучения гидратированного тоберморита относится молекулярная динамика (МД), и первопринципное изучение свойств кристаллической решетки. Представляют интерес результаты расчетов термодинамических и механических характеристик. Исследуемой решеткой тоберморита является суперячейка с химической формулой Ca10Si12H12O40, пространственной группой P2/m, моноклинным семейством и параметрами решетки a = 7.39, b = 22.779, c = 6.69 A и углами 90.0, 123.49 90.0 градусов, которая относится к семейству Ричардсона, и в которой внедрение молекул воды оказывается символьным. Восстановление молекул воды в решетке тоберморита производилось под разными углами, и в каждом случае оценивалась энергия в рамках МД. Для внедрения молекул H2O в суперячейку Ричардсона, на заданный угол применялись операции матричной алгебры. Рассматривались матрицы перехода координат молекулы H2O от начального положения до конечного значения в результате вращения вокруг осей x, y, z и последующего внедрения в решетку тоберморита. Суперячейка состояла из 57 атомов с известными координатами. Расчеты проводились в программах Gulp, Lammps. Атомные потенциалы межатомных взаимодействий для Si, Ca, O, H были взяты из работы [1]. Использовались 2-х (Букингем) и 3-х (гармонический) частичные потенциалы. Использовались также следующие атомные заряды: Ca – 2.0; Si – 4.0; O – (-2); H – 0.4. Была проведена геометрическая оптимизация методом Ньютона-Равсона, оценка упругих модулей. После достижения финальной конфигурации с энергией (–1925.89) эВ дыли рассчитаны объемный модуль упругости –(В); модуль сдвига (S); модуль Юнга (E), рассчитаны также отношения Пуассона в различных плоскостях. Параметры финальной суперячейки оказались равными: a = 6.991, b = 7.796, c = 51.818A с углами 90.77, 102.10, 90.26 градусов. Результаты расчетов механических характеристик тоберморита оказались равными: B = 11.404; 22.934; 17.169 ГПа, S = 17.169; 30.390; 18.755 ГПа, E=13.217 ГПа в рамках моделей Reuss, Voigt, Hill, которые соответствовали конфигурации H2O с углом в 4 градуса. Суперячейка тоберморита с конфигурацией H2O под углом в 80 градусов также является наиболее стабильной. Первопринципные расчеты [3] позволили оценить упругие модули: B = 18.65 ГПа, S = 12.77 ГПа, с которыми удовлетворительно согласуются данные МД.
- Subramani, V. S. Potential Applications of Nanotechnology for improved performance of Cement based materials. M.S Thesis, University of Arkansas). 2008.
- I.G. Richardson. The nature of the hydration products in hardened cement pastes / Cement & Concrete Composites. V22. 2000. PP. 97-113.
- O. Isayev, C. Oses, C. Toher, E. Gossett, S. Curtarolo, A. Tropsha. Universal fragment descriptors for predicting properties of inorganic crystals. / Nature communications. 8:15679. DOI: 10.1038/ncomms15679.
| Publication | IOP Conference Series: Earth and Environmental Science |
|---|---|
| Affiliation of speaker | Абзаев Юрий Афанасьевич |
