2025年5月25-29日，5月25日至29日，第三十一届国际计算与实验科学工程国际会议(The 31st International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences，ICCES2025)在长沙举行，吸引了来自美国、新加坡、澳大利亚、英国等30个国家和地区的2300余位学者参加，围绕力学、新材料、先进制造、人工智能等前沿交叉领域展开探讨交流。我们教师余泽川在S34分会场作报告(Featured talk)，分会场主题为:新兴建筑材料和结构的计算力学与应用(Computational and Applied Mechanics of Emerging Building Materials and Structures)，报告主题是:水泥如何变脆—压缩后水化硅酸钙的分子动力学研究(How cement becomes brittle: a molecular dynamics study on compressed C-S-H)。

图1 我们余泽川博士分会场报告

报告摘要:硬化水泥固有的脆性是建筑材料领域面临的重大挑战，这一问题在超高性能混凝土(UHPC)和压缩浇筑混凝土(CCC)等先进配方中尤为突出。本研究通过分子动力学模拟，深入探究了受压水泥基材料脆性增强的纳米尺度机制。我们构建了两组具有随机纳米孔结构的多晶粒原子模型作为对比组，均以水泥主要粘结相—水化硅酸钙(C-S-H)为研究对象。模拟单轴拉伸试验表明:虽然两组C-S-H结构具有相同孔隙率(20%)，但其力学响应因加载历史不同而存在显著差异。具体而言，相较于未受压试样，经历三轴压缩(孔隙率从30%压缩至20%)的试样表现出更明显的脆性特征。详细的结构分析揭示，这种力学行为源于压缩过程引发的原子构型微妙变化。本研究不仅建立了生成真实C-S-H原子模型及分析其结构特征的新方法，更重要的是从纳米尺度阐明了水泥基材料脆性的本质起源。这些发现对高性能混凝土材料的设计与优化具有重要指导意义。

图2 大会报告提问

图3 余泽川博士(右二)与会议专家合影

报告现场，来自同济大学、宁波大学、香港城市大学、三峡大学等多所国内外知名高校的学者进行了充分的交流讨论。基于该报告的后续研究内容预计能够以论文形式发表在相关领域高水平期刊如Cement and Concrete Research(已投稿)。

供稿：余泽川

编辑：李沁格

审 核：罗 忆