水泥基材料，作为建筑的基础结构，具有复杂的混合物结构。硅酸钙水化物(C-S-H)凝胶是水泥基材料中最重要的水化产物。它构成了完全水化水泥浆的60％-70％，还决定了水泥基材料的大部分特性。尽管经过了数十年的研究，但人们对C-S-H凝胶的纳米结构的许多特性仍然未知。普遍的观点认为C-S-H有类似tobermorite和jennite的层状结构。因此，tobermorite和jennite常常作为C-S-H模型构建的基础。人工合成C-S-H的x射线散射测量结果，显示存在3.5nmC-S-H颗粒，其结构上更接近11(A)tobermorite。因此，有必要对11(A)tobermorite晶体进行具体的研究。本文主要内容如下:　　 (1)运用第一性原理的密度泛函的方法，对11(A)tobermorite的晶体结构进行了优化。在此基础上，考察了键长键角的分布，计算了其弹性常数和弹性模量。在外界压力的作用下，晶体发生形变，研究了此条件下键长键角的变化，分析其与宏观弹性性质间的联系，并与9(A)tobermorite的结果进行比较。11(A)tobermorite的较高的弹性模量，主要来源于无限长硅双链结构，以及层内钙原子。其中在层间c方向上，桥位硅共用氧的作用尤其明显。故而，可以使桥位硅不再共用氧，以及通过Ca来取代桥位的Si，来截断无限长双链，来构造C-S-H模型。这样，有助于提高钙硅比，在弹性性质上也更符合实验情况。　　 (2)以11(A)tobermorite为基础，构造了两种模型:保持水硅比不变，构造了Ca/Si比为1.2，1.4，1.6的C-S-H结构;固定Ca/Si=1.6，构造了不同水硅比(1.0，1.6，2.0)的C-S-H结构。当水硅比不变时，层间加入Ca，钙硅比增加，Ca与层间的原子相互作用，代表层间距离的晶格常数c增大。然而，层间H2O的比例却没有变化，必然使结构更“松散”，导致弹性模量的减小。当钙硅比不变时，层间加入H2O，水硅比增加，H2O与周围环境的作用，代表层间距离的晶格常数c增大。而H2O的持续增加，使层间的结合力进一步增强，从而导致了弹性模量的增大。