مواد و ساخت پیشرفته

سیلیکات کلسیم (Ca₂SiO₄) که با نام اکسید سیلیکون کلسیم نیز شناخته می‌شود، محصولی است که از سنگ آهک و خاک سیلیسی به دست می‌آید و در صنعت داروسازی به‌عنوان عامل ضدعفونی‌کننده استفاده می‌شود. هیدرات سیلیکات کلسیم (همچنین با نام C-S-H نشان داده شده است) نتیجه واکنش بین فازهای سیلیکات سیمان پرتلند و آب است و بنابراین می توان گفت هیدرات سیلیکات کلسیم، محصول اصلی هیدراتاسیون سیمان پرتلند است.  C-S-H فازهای سیمان همچنین می تواند با محلول نیترات آمونیوم به منظور القای شستشوی کلسیم و بنابراین برای دستیابی به یک نسبت C/S معین تصفیه شود. هیدرات کلسیم سیلیکات، چسب اصلی در سیمان و بتن است. از مراحل اولیه هیدراتاسیون سیمان شروع به شکل گیری می کند و به تدریج متراکم می شود.

سؤالات اساسی زیادی در مورد هیدرات سیلیکات کلسیم و ساختار کلوئیدی و محتوای آب آن وجود دارد. در یک کار مطالعاتی جدید، یک مدل کلوئیدی اتمی C-S-H توسعه داده شده است و خواص فیزیکی و مکانیکی در غلظت‌های مختلف آب ژل بررسی شده است.

نتایج این تحقیقات نشان می­دهد آب محصور در منافذ نانومتری خواص مکانیکی C-S-H را به دلیل اثر هیدرولیز آن کاهش می­دهد. به این صورت که یک انتقال "شکست نرم به ترد" در مدل کلوئیدی C-S-H با افزایش محتویات آب ژل مشاهده می­شود که از شکست میان­دانه ای به شکستگی بین دانه ­ای تکامل می­یابد. همچنین نشان داده شده است آب محصور شده در منافذ نانومتری، خواص  شیشه ­ای از خود نشان می­دهد و به عنوان روان­ کننده عمل می­کند و بنابراین اعوجاج ساختار را تسهیل می­کند.

قابل توجه است که در این بررسی علمی، اثر توپولوژی شبکه پیوند هیدروژنی بر تکامل ویسکوالاستیسیته C-A-S-H در رطوبت­های مختلف روشن شده است و به این وسیله نقش آب در کلوئیدهای C-S-H از دیدگاه نانوساختاری روشن شده است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645422001264