近日，英国威廉希尔公司尹航副教授和杨进波副教授课题组在《Applied Surface Science》在线发表了题为“Effects of C-S-H gel surface structure on sodium chloride evaporation crystallization in C-S-H gel nanopores with molecular dynamics analysis”的研究论文。杨进波副教授为论文第一作者，硕士研究生赵国庆为论文第二作者，尹航副教授为论文通讯作者。
海洋环境会导致水泥基材料的物理性能（强度、弹性模量等）和耐久性加速降低。海水中的各种盐类（NaCl含量最高）可在水泥基材料的孔隙中结晶，是导致水泥基材料加速老化的主要原因之一。C-S-H凝胶作为水泥的主要水化产物，其性质可用于研究水泥基材料物理性能和耐久性的纳米尺度作用机理。C-S-H凝胶具有多尺度孔结构，目前，NaCl在C-S-H凝胶纳米孔道中的结晶过程较难通过实验仪器观测。本论文采用分子动力学方法，系统研究了NaCl在C-S-H凝胶孔道中的蒸发结晶过程和机理。
本研究基于C-S-H凝胶模型的短程有序性，提出了两种晶向组合的固液界面模型，模拟并讨论了C-S-H凝胶表面结构对NaCl溶液蒸发结晶过程的影响。NaCl在C-S-H凝胶纳米孔道空间中的结晶遵循两步结晶机制（成核和结晶）。钠离子和氯离子在C-S-H凝胶表面的吸附存在显著差异。C-S-H凝胶表面具有电负性，因此C-S-H凝胶表面对阳离子的吸附能力强于对阴离子的吸附能力，C-S-H凝胶表面对钠离子的吸附更为稳定。C-S-H凝胶表面硅氧四面体密度的差异导致了C-S-H凝胶表面电荷特性的差异。C-S-H凝胶表面结构对氯化钠结晶位置有影响，但对两步蒸发结晶过程影响不明显。这些发现为研究C-S-H凝胶表面的纳米级特性和水泥基材料的宏观耐久性提供了理论依据。
该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.158159
