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  5. Dissolution of Portlandite in Pure Water: Part 1 Molecular Dynamics (MD) Approach
 
  • Details
2022
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Dissolution of Portlandite in Pure Water: Part 1 Molecular Dynamics (MD) Approach

File(s)
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Hauptpublikation
materials-15-01404-v2.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 6.82 MB
TUDa URI
tuda/8463
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-210215
DOI
10.26083/tuprints-00021021
Autor:innen
Salah Uddin, Khondakar Mohammad ORCID 0000-0001-8902-8568
Izadifar, Mohammadreza ORCID 0000-0002-8153-4834
Ukrainczyk, Neven ORCID 0000-0003-4122-0547
Koenders, Eduardus ORCID 0000-0001-8664-2554
Middendorf, Bernhard
Kurzbeschreibung (Abstract)

The current contribution proposes a multi-scale bridging modeling approach for the dissolution of crystals to connect the atomistic scale to the (sub-) micro-scale. This is demonstrated in the example of dissolution of portlandite, as a relatively simple benchmarking example for cementitious materials. Moreover, dissolution kinetics is also important for other industrial processes, e.g., acid gas absorption and pH control. In this work, the biased molecular dynamics (metadynamics) coupled with reactive force field is employed to calculate the reaction path as a free energy surface of calcium dissolution at 298 K in water from the different crystal facets of portlandite. It is also explained why the reactivity of the (010), (100), and (11¯0) crystal facet is higher compared to the (001) facet. In addition, the influence of neighboring Ca crystal sites arrangements on the atomistic dissolution rates is explained as necessary scenarios for the upscaling. The calculated rate constants of all atomistic reaction scenarios provided an input catalog ready to be used in an upscaling kinetic Monte Carlo (KMC) approach.

Freie Schlagworte

cement hydration

dissolution of portla...

free energy surfaces

surface properties

molecular dynamics si...

reactive force field

metadynamics

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut für Werkstoffe im Bauwesen
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Materials
Jahrgang der Zeitschrift
15
Heftnummer der Zeitschrift
4
ISSN
1996-1944
Verlag
MDPI
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2022
Verlags-DOI
10.3390/ma15041404
PPN
500764050
Zusätzliche Infomationen
Part 2: urn:nbn:de:tuda-tuprints-210206

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