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Al-driven cement functionality by manifold structuring & disorder
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DOI：10.1039/D5MA00244C.png)
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摘要
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水泥基钙硅酸盐水化物（C–S–H）凝胶结构中，不同铝（Al）含量和结构化的样品通过一系列从头算分子动力学（AIMD）实验进行了表征。不同的Al配位模式和配位数（4、5、6）被整合到各种C–S–H体相结构（层状、非层状、无水多孔、水合多孔）的动态模拟中，以解析Al的构型偏好及其对Si/Al链结构的影响；包括Lowenstein类型的“Al回避”（非相邻Al原子的偏好）和孔隙大小。重点在于模拟C–(A–)S–H结构中的断层线，其中局部有序性被认为会丧失。这些区域往往具有高浓度的微观应力，可能导致裂纹扩展，因此可能从Al增韧中受益。在大多数情况下，Loewenstein的Al回避原理并不起作用；交替的Al原子增加了链长，而分支导致了更大的孔隙。O–Al–O和Al–O–Al键角被证明比其Si对应物（O–Si–O；Si–O–Si）更灵活；前者Al单元有效地充当原子铰链点。Al配位在模拟过程中被证明是动态变化的；通常占据四面体Al-IV几何构型，并在Q2和Q3位点对五配位Al-V有一定偏好。观察到相邻Al的配位模式相反的Loewenstein原理；具体来说，Al的邻居很少具有相同的配位几何构型。通过这种方法，我们展示了含有稳定水合孔隙的C–(A–)S–H的结构化，这与先前研究中由经验NMR和小角中子散射（SANS）测量得出的实验趋势一致。
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