水泥广泛应用于土木工程中,与此同时,水泥基材料的浪费和对环境的破坏也极为严重。对水泥浆的主要强度成分——水化硅酸钙(C-S-H)进行研究,有利于从本质上了解水泥基材料的强度机理和断裂破坏特性。随着模拟技术和计算机技术的发展,研究材料的尺度已经从宏观扩展到微观,从微观到纳米尺度,分子模拟技术的应用在揭示和预测材料的力学性能具有重要的实际意义。本论文在总结前人建模过程的基础上,重新构建了无定型C-S-H原子模型,并在此基础上开展了C-S-H力学性能的分子动力学模拟研究。首先,研究了温度对C-S-H层状方向拉压力学性能的影响。结果表明:随着温度的增加,C-S-H的抗拉强度显著减小,杨氏模量也随着温度的增加而下降;水层是影响C-S-H抗拉强度的一个重要因素,使得C-S-H抗拉强度明显小于抗压强度。其次,研究了在轴向载荷作用下钙硅比(C/S)对C-S-H力学性能的影响。当C-S-H的硅链以完整形态存在时,C-S-H的应力峰值最大,具有较好的抗拉力学性能;当C/S>1.0时,游离的钙原子在缺陷处形成钙-氧相互作用,一定程度上能够弥补Si O2缺失对体系造成的不利影响,起到桥接硅链的作用,从而使得C-S-H的抗拉强度不再随着C/S的增大而明显下降;当C-S-H体系中存在水分子时,水分子的大量存在削弱了钙-氧间的相互作用,使得C-S-H的强度降低,尤其是z方向上的抗拉强度,并且甚至可能改变C-S-H的失效模式。最后,研究了C-S-H在冲击载荷下的动态力学响应。通过分子动力学模拟,得到了冲击雨贡钮曲线及质点速度分布图。模拟结果发现,冲击压缩载荷可引起C-S-H的弹性、弹塑性及冲击机制,其雨贡钮弹性极限约为7.5GPa。当质点速度小于0.5km/s时,C-S-H处于弹性状态,只有弹性波形成,且该弹性波属于连续波;当质点速度约为0.5km/s时,C-S-H开始屈服,一个新的波开始形成;当质点速度在0.5km/s和2.0km/s之间时,一个由弹性前驱波和后继塑性波组成的双波结构形成,且弹性区的范围在扩大;当质点速度超过2.0km/s时,相转变波占主导地位。这些结果为了解C-S-H在层状方向上的冲击行为提供了重要的基础。