🏗Ученые Центра вычислительной физики ЛФИ вместе с коллегами из ВШЭ и IMT Atlantique (Франция) провели масштабное компьютерное моделирование таумасита — редкого и вредного минерала: таумасит образуется в ходе коррозии цементного камня и буквально превращает твердый бетон в рыхлую массу, лишенную несущей способности.

🔍Команда исследователей впервые применила комбинацию классической молекулярной динамики и квантовых методов для детального изучения структуры таумасита, обнаружив, что квантовые эффекты играют неожиданно важную роль в его поведении. Им удалось подробно «развернуть» на атомном уровне то, что происходит на границе между минералом таумасита и водным раствором в нанопорах цемента. Эта тончайшая межфазная область управляет тем, как минерал зарождается, кристаллизуется и растет в цементном камне.

🎙Николай Кондратюк, исполнительный директор Центра вычислительной физики, рассказал: «При помощи методов суперкомпьютерного моделирования нам удалось заглянуть туда, куда не проникает микроскоп. Техническая изюминка работы — применение редкой техники учета квантовых ядерных эффектов — Path Integral Molecular Dynamics. При помощи нее мы смогли рассчитать колебательные спектры для структуры, а также проанализировать динамику водородных связей. Результаты помогут уточнить модели разрушения различных конструкций (туннели, фундаменты) в условиях повышенной влажности и действия сульфатов и карбонатов (а как с этим бороться, об этом еще предстоит подумать)».

📎Работа опубликована в журнале Cement and Concrete Research.