Nano-scale modeling and elastic properties of a typical CSH (I) structure based on DFT and Molecular Dynamics Methods
Résumé
Les silicates de calcium hydratés (C-S-H) sont les constituants principaux de la pâte de ciment et ont donc une grande influence sur les propriétés mécaniques des matériaux cimentaires. Le modèle de tobermorite-11Å (formule chimique: Ca4Si6O14(OH)4•2H2O) est d'abord considéré comme configuration initiale pour décrire ces hydrates. Ce modèle est alors étudié par DFT (Density Functional Theory) et Dynamique Moléculaire. Les constantes élastiques sont calculées et comparées à des valeurs expérimentales. Un Silicate de Calcium Hydraté amorphe est obtenu par le biais d'une modélisation par Dynamique Moléculaire d'un processus de recuit de la tobermorite-11Å avec utilisation d'un potentiel de Born-Huggins-Meyer (BMH). Des tests uniaxiaux de traction et de compression d'un silicate de calcium hydraté amorphe (avec un rapport Ca/Si de 0,67), à une certaine vitesse de déformation, sont modélisés. Les courbes contrainte-déformation sont analysées. Les résultats montrent que: (1) les coefficients élastiques Cij sont obtenus dans la plage de pression de confinement 0-1GPa pour vérifier la fiabilité du modèle par comparaison avec des résultats de la littérature. (2) Un modèle de super-cellule à l'échelle nano montre des propriétés mécaniques isotropes (3) Après recuit pour obtenir un C-S-H (I) amorphe, le module de Young est en moyenne d'environ 21,4 GPa.