[发明专利]降低水泥基材料孔道离子传输速率的量化方法

权利要求书

1.一种降低水泥基材料孔道离子传输速率的量化方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）建立C-S-H凝胶分子、十八烷羧酸分子和盐溶液的分子动力学模型，构建C-S-H分子、十八烷羧酸分子以及盐溶液分子，在NVT系综下弛豫使模型的各个部分相互靠近，形成稳定的分子结构；

（2）对上述建立的分子模型中的每个原子施加力，力场的形式如下式所示：

E_total=E_bond+E_angle+E_torsion+E_vdw+E_coul

式中，E_total表示总势能，E_bond表示键伸缩势能，E_angle表示键角弯曲势能，E_torsion表示二面角扭曲势能，E_vdw表示范德瓦尔斯作用力，E_coul表示库伦静电势能；

（3）给定预设的环境温度、计算时间步长、整体分子模型的外缘设置为周期性边界条件，使用Nose-Hoover恒温计算法保证模拟过程中系统稳定性，使用Verlet算法得到原子运动坐标轨迹；

（4）根据步骤（3）得到的原子运动坐标轨迹，据此获得不同时间下离子在孔道中的位置和渗透深度，并绘制渗透深度和时间的相关性曲线，将得到的渗透深度和时间的相关性曲线拟合得到扩散系数。

2.根据权利要求1所述的降低水泥基材料孔道离子传输速率的量化方法，其特征在于，所述步骤（1）中建立分子动力学模型时，十八烷羧酸分子放置于C-S-H分子内壁表面位置，盐溶液分子布满C-S-H分子下方空间位置。

3.根据权利要求1所述的降低水泥基材料孔道离子传输速率的量化方法，其特征在于，所述步骤（1）中C-S-H凝胶分子模型用11Å托贝莫来石晶体构型代替。

4.根据权利要求1所述的降低水泥基材料孔道离子传输速率的量化方法，其特征在于，所述步骤（1）中十八烷羧酸模型与实际分子结构相同。

5.根据权利要求1所述的降低水泥基材料孔道离子传输速率的量化方法，其特征在于，所述步骤（1）中盐溶液为氯化钠溶液、氯化钙溶液、氯化铯溶液、硫酸钠溶液和硫酸镁溶液中的至少一种，盐溶液模型的构建是将阴阳离子和水分子混合，阴阳粒子数比满足化学分子式，从而获得一定浓度的盐溶液。

6.根据权利要求1所述的降低水泥基材料孔道离子传输速率的量化方法，其特征在于，所述步骤（2）的立场公式展开如下：

式中右边第一、二、三、四项分别表示键伸缩势能、键角弯曲势能、二面角扭曲势能、非键能，具体的，k_1i、k_2i、k_3i表示键伸缩项弹力常数；△l表示键长；△θ表示键角；ε_ij反应原子间势能差，σ_ij反映原子间的平衡距离；r_ij表示原子间距离；q_i(j)表示分子中第i(j)个离子所带电荷；cos（nw-r）表示二面角参数；ε₀表示势能参数。