基于分子动力学模拟的聚合物纤维/C-S-H界面黏结性能研究

纤维增强混凝土(FRC)的宏观力学性能是由界面微观结构和水化产物与纤维之间的界面结合性能决定的。通过分子动力学模拟研究了PVA,PA和PP纤维在水化硅酸钙(C-S-H)基体中的拉拔过程,表征了聚合物纤维/C-S-H界面的黏结性能。研究结果表明,聚合物纤维类型与复合材料界面的黏结性能密切相关,CS-H黏结性能排序为PVA>PA>PP。界面中的Ca^(2+)通过形成O_(CSH)-Ca-O_(poly)连接,为界面键合的主要贡献者。此外PVA或PA纤维与C-S-H基体之间可以形成H键,起到辅助增强界面键合的作用。通过配位数的分析定量比较了界面处不同键合数目,并联合原子动力学行为差异的分析结果来综合解释键合差异的原因。纤维界面黏结性能在分子尺度的探明有助于指导水泥/纤维复合材料的设计与制备。