[發明專利]基于雙孔隙傳輸理論混凝土內部水分流動細觀分析方法

在審

• 申請號: 202210607910.0
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115096763A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 胡守旺;龍永康;余勇;余烈;鄭愚
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N15/08
• 代理公司: 東莞市鑫創意知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44894
• 代理人: 劉劍平

1.基于雙孔隙傳輸理論混凝土內部水分流動細觀分析方法，其特征在于，包括有以下步驟，具體的：

步驟a、利用微觀測試手段壓汞法測得混凝土內部孔隙率和孔隙尺寸分布數據，建立混凝土內部孔隙尺寸大小參數分布模型；

步驟b、根據所測得的混凝土內部孔隙尺寸大小分布情況，將混凝土內部孔隙分為大孔隙、小孔隙，大孔隙代表的是尺寸為微米級的大孔，小孔隙代表的是尺寸為納米級的小孔；

步驟c、基于上述大孔隙、小孔隙分類標準，并根據所建立的混凝土內部孔隙尺寸大小參數分布模型，分別確定大孔隙的孔隙率、小孔隙的孔隙率；

步驟d、根據Darcy定律，并考慮大孔隙與小孔隙之間是存在物質交換，推導建立水分傳輸“雙孔隙”模型；

步驟e、確定水分傳輸邊界條件，并采用通量邊界條件替代直接水飽和邊界條件；

步驟f、建立考慮漿體、骨料、界面過渡區的混凝土細觀分析模型，并分別賦予漿體、骨料、界面過渡區不同的水分擴散系數，水分被認為不能在骨料中傳輸，即骨料的水分擴散系數為零，漿體的水分擴散系數、界面過渡區的水分擴散系數通過水分擴散試驗來確定；根據所建立的混凝土細觀分析模型，并基于通用有限元軟件進行網格劃分；

步驟g、結合所建立的水分傳輸“雙孔隙”模型、混凝土細觀分析模型，開展混凝土內部水分流動分析，以得到混凝土內部水分傳輸及分布規律，并揭示骨料和界面過渡區對水分傳輸行為影響。

2.根據權利要求1所述的基于雙孔隙傳輸理論混凝土內部水分流動細觀分析方法，其特征在于，于所述步驟c中，通過積分計算得到不同尺寸孔隙率，積分公式如下：

（1）；

于公式（1）中，為孔隙率，為對應孔隙最大孔徑，為孔徑分布密度函數。

3.根據權利要求2所述的基于雙孔隙傳輸理論混凝土內部水分流動細觀分析方法，其特征在于，于所述步驟d中，在確定大孔隙的孔隙率以及小孔隙的孔隙率后，以水分飽和度為變量并推導建立水分傳輸“雙孔隙”模型，水分傳輸“雙孔隙”模型如以下公式所示：

（2）；

于公式（2）中：₁為大孔隙的孔隙率，₂為小孔隙的孔隙率，為大孔隙的水分飽和度，為小孔隙的水分飽和度，為大孔隙的水分擴散系數，為小孔隙的水分擴散系數，為水分密度且=1000kg/m³，為大、小孔隙水分交換率。

4.根據權利要求3所述的基于雙孔隙傳輸理論混凝土內部水分流動細觀分析方法，其特征在于：大、小孔隙水分交換率表達式如以下公式：

（3）；

于公式（3）中，為大孔隙平均孔壓力，為小孔隙平均孔壓力；為常數，當取值為0時則說明孔隙間沒有物質交換，當取值無窮大時則說明孔隙間物質交換速度非常快，且取值通過水分傳輸試驗進行確定。

5.根據權利要求4所述的基于雙孔隙傳輸理論混凝土內部水分流動細觀分析方法，其特征在于：所述公式（3）中的大孔隙平均孔壓力、小孔隙平均孔壓力表達式如以下公式：

（4）；

于公式（4）中，為對應孔隙中的氣體壓力，為對應孔隙中的水壓力。

6.根據權利要求5所述的基于雙孔隙傳輸理論混凝土內部水分流動細觀分析方法，其特征在于：、之間關系表示如以下公式：

（5）；

于公式（5）中， 為毛細壓力。

7.根據權利要求1所述的基于雙孔隙傳輸理論混凝土內部水分流動細觀分析方法，其特征在于：于所述步驟g中，分別于恒定干燥模式下、24小時周期干濕循環模式下開展混凝土內部水分流動分析，24小時周期干濕循環模式分別考慮矩形變化、正弦變化，以得到不同模式下混凝土內部水分傳輸及分布規律，揭示混凝土內部不飽和區域隨時間變化區域分布及骨料和界面過渡區對水分傳輸行為的影響。