理解水泥基材料（CBM）的热湿机械响应对于确保CBM结构的耐久性和长期性能至关重要，例如混凝土基础设施和建筑物外壳。评估CBM的热响应需要准确确定三种主要属性：比热容、热膨胀和热导率。这三种热性质已知依赖于相对湿度和温度。作为水泥水合过程中的主要相，C-S-H代表了水泥基材料中大部分的孔隙度，表现出凝胶孔隙（直径在2到50纳米之间）和层间孔隙（厚度<2纳米）。被困在C-S-H中的水被认为与毛细孔中的水表现出不同的行为。考虑到必须探索的长度和时间尺度，量化流体中的困扰效应是一个重大挑战。分子模拟特别适合评估困扰流体的行为，因为它们可以量化原子间力、结构变化以及其他导致困扰流体异常行为的纳米尺度过程。在此背景下，本论文的主要目标是通过分子模拟研究C-S-H在温度和相对湿度变化下的热湿机械响应。我们的重点将是阐明导致材料物理行为的现象，包括吸附和热加压。具体目标包括：（i）建模C-S-H的原子结构并理解排斥压力在水泥基材料吸附引起的变形中的作用；（ii）研究C-S-H中的吸附以及温度、相对湿度和困扰如何影响它；（iii）研究C-S-H在温度和相对湿度变化下的比热和热膨胀；（iv）研究C-S-H在不同孔隙机械条件下的热加压。本论文中呈现的结果对多尺度建模作出贡献，并可能为理解水泥基材料的热机械行为的基本物理机制提供新的视角。
Fatima Masara（星期五）研究了这个问题。