[發(fā)明專利]一種水泥基材料顆粒堆積體系孔徑分布計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110638415.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN113405966B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何建明;李事力;祝基;宋健民;高小建;應(yīng)偉超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江廣天構(gòu)件集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08;G06F30/20
• 代理公司: 深圳匯策知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44487
• 代理人: 遲芳

一種水泥基材料顆粒堆積體系孔徑分布計(jì)算方法。現(xiàn)有孔徑分布評(píng)估算法主要通過對(duì)水泥基多孔材料三維模型執(zhí)行不同類型的像素化處理來實(shí)施孔徑分布的計(jì)算，受分辨率的限制，基于像素化處理的孔徑分布評(píng)估算法無法兼?zhèn)涓哂?jì)算精度與高運(yùn)行效率。本發(fā)明首先建立球體顆粒堆積幾何模型，其次對(duì)球心點(diǎn)集執(zhí)行Delaunay四面體剖分以把堆積模型劃分為由多個(gè)四面體組成的集合，然后逐一確定集合中四面體的孔隙孔徑和孔隙體積，最后進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)并作計(jì)算分析，從而獲取顆粒堆積模型孔隙結(jié)構(gòu)的孔徑分布信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水泥基材料顆粒堆積體系孔徑分布計(jì)算方法，屬于多孔材料孔徑分布分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水泥基材料是多相、多種粒徑尺寸顆粒堆積、內(nèi)部含有多種孔隙尺寸的不均勻分散體系。如混凝土中骨料要求具有良好的顆粒級(jí)配，使堆積孔隙率降低來減少水泥的用量，水泥體系的顆粒緊密堆積效應(yīng)對(duì)新拌漿體的流變性能及硬化漿體強(qiáng)度發(fā)展是至關(guān)重要，因此，研究水泥基材料顆粒堆積體系的密實(shí)度(孔隙率及孔徑分布)提高方法一直是本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)有的確定顆粒堆積多孔材料體系孔徑分布的方法有：實(shí)驗(yàn)法和數(shù)值模擬法。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)法中常用的方法有壓汞法和氣體吸附法：該類方法耗費(fèi)時(shí)間的缺陷明顯，所需樣品尺寸小，代表性差，一次實(shí)驗(yàn)要數(shù)個(gè)小時(shí)；此外受試驗(yàn)原理的限制，只能分析指定孔徑范圍內(nèi)的孔隙信息，例如壓汞法的孔分析范圍僅為440微米至3.6納米，無法全面表征微觀三維孔隙結(jié)構(gòu)全部信息。

得益于迅速發(fā)展的數(shù)字建模技術(shù)，多孔介質(zhì)材料內(nèi)部的微觀三維孔隙結(jié)構(gòu)得以模擬表征。新興數(shù)值模擬法現(xiàn)在主要依賴于計(jì)算機(jī)圖像分析技術(shù)，該技術(shù)通過對(duì)多孔材料的三維模型進(jìn)行像素化處理，即將模型劃分為若干全等立方體像素，像素的中心點(diǎn)為固體則視該像素為固體，像素的中心點(diǎn)為孔隙則視該像素為孔隙，然后對(duì)處理后的多孔材料三維模型進(jìn)行后續(xù)的孔徑分布計(jì)算。數(shù)值模擬法的三維模型是根據(jù)掃描電鏡結(jié)構(gòu)重構(gòu)或根據(jù)材料結(jié)構(gòu)重新建立的。

像素化處理后的材料模型所能識(shí)別的最小孔隙與選定像素的大小有關(guān)：選定的像素越小，所能分析的最小孔隙也越小，建立的多孔材料三維模型也越精細(xì)，但與此同時(shí)，材料模型的總像素量增加，后續(xù)進(jìn)行孔徑分布計(jì)算時(shí)需要處理的內(nèi)容越多，整體運(yùn)算效率下降；選定的像素越大，所能分析的最小孔隙也越大，建立的多孔材料三維模型越粗糙，雖然運(yùn)算速度快，但是會(huì)忽略一些更細(xì)孔隙的分布信息，也難以全面且準(zhǔn)確地表征微觀三維孔隙結(jié)構(gòu)全部信息。

總之，現(xiàn)有孔徑分布評(píng)估算法主要通過對(duì)顆粒堆積多孔材料三維模型執(zhí)行不同類型的像素化處理來實(shí)施孔徑分布的計(jì)算，受分辨率的限制，基于像素化處理的孔徑分布評(píng)估算法無法兼?zhèn)涓哂?jì)算精度與高運(yùn)行效率。對(duì)具有特殊幾何結(jié)構(gòu)的球體堆積體系，采取基于像素化處理的孔徑分布分析方法無法同時(shí)滿足計(jì)算結(jié)果高精準(zhǔn)和運(yùn)算過程高效率要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種水泥基材料顆粒堆積體系孔徑分布計(jì)算方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種水泥基材料顆粒堆積體系孔徑分布計(jì)算方法，所述球體堆積體系孔徑分布計(jì)算方法為首先建立球體顆粒堆積幾何模型，其次對(duì)球心點(diǎn)集執(zhí)行Delaunay四面體剖分以把堆積模型劃分為由多個(gè)四面體組成的集合，然后逐一獲取集合中四面體的孔隙孔徑和孔隙體積，最后進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)并作計(jì)算分析進(jìn)而獲取整體孔隙結(jié)構(gòu)的孔徑分布信息。

作為優(yōu)選方案：建立球體顆粒堆積幾何模型的過程為：

對(duì)于指定球體顆粒粒徑分布和孔隙率的體系，首先確定立方體填充空間的尺寸大小，然后把球體顆粒按尺寸從大到小依次投入立方體填充空間中，每個(gè)球體顆粒的坐標(biāo)由蒙特卡洛法隨機(jī)生成，直至所有顆粒全部投放完畢，形成球體顆粒堆積幾何模型。

作為優(yōu)選方案：在球體顆粒堆積幾何模型的建立過程中，當(dāng)為不允許顆粒重疊的堆積體系時(shí)，則需要執(zhí)行球體相交檢測(cè)，即投入第i個(gè)球體時(shí)，需要對(duì)任意小于i的j都滿足公式一：