一种砂浆试件抗渗压强的计算方法与流程

本发明涉及一种砂浆试件抗渗压强的计算方法，属于建筑材料性能检测技术领域。

背景技术：

砂浆试件抗渗压强计算在工程领域具有广泛的应用，而目前通常采用试验方式得到砂浆试件抗渗压强，或者采用经验值的方式，但上述方式的计算结果存在较大偏差，且应用具有一定的局限性，不利于砂浆试件抗渗压强的设计。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种砂浆试件抗渗压强的计算方法，其能够提高计算结果的精确性，同时使用不受局限。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种砂浆试件抗渗压强的计算方法，包括如下步骤：

建立砂浆试件模型，所述砂浆试件模型具有相对设置且平行的上表面及下表面；

设定所述砂浆试件模型内形成有n个孔隙通道，n个所述孔隙通道平行设置；

在所述下表面进行水加压处理，使得水在压强作用下经过至少部分所述孔隙通道达到所述上表面，直至所述上表面有水渗出；其中，水加压过程中，压强以恒定速率增加；

所述上表面施加大气压强，所述下表面施加水压强，则所述上表面与下表面之间的总压降为：

δp＝8μvlδφ/(nπr⁴)；

其中，μ为水的粘度，v为砂浆试件模型的体积，l为砂浆试件模型的高度，δ为连通孔隙通道与总孔隙通道的比例，φ为砂浆试件模型的空隙率，n为孔隙通道的数量，r为孔隙通道的平均孔径。

进一步地，所述孔隙通道的平均孔径r的计算公式为：

r＝2φ/surf；

其中，surf为比表面积。

进一步地，基于所述砂浆试件模型的界面过渡区原理，所述上表面与下表面之间的总压降还可以为：

δp＝ωηφ；

其中，ω为，η为砂浆试件模型的连通性参数，φ为砂浆试件模型的空隙率。

进一步地，所述砂浆试件模型的连通性参数具体为：

η＝f((rcp*rgl)ln(t)/ln(rcp/rgl))；

其中，ln(rcp/rgl)为度量砂浆试件模型内的毛细孔孔径rcp和凝胶孔孔径rgl的接近程度，rcp*rgl为度量砂浆试件模型内的孔径的大小，ln(t)为度量砂浆试件模型的强度或龄期变化对孔隙通道n的影响。

进一步地，所述ω的公式为：

ω＝8μvl/(πr4)；

其中，μ为水的粘度，v为砂浆试件模型的体积，l为砂浆试件模型的高度，r为孔隙通道的平均孔径。

进一步地，所述砂浆试件模型为圆台。

本发明的有益效果在于：通过在砂浆试件模型的下表面加压直至上表面有水渗出，设定砂浆试件模型内具有n个孔隙通道，继而根据孔隙通道的连通性对砂浆试件模型的上表面与下表面之间的抗渗压强进行计算，其计算结果较为精确，且该砂浆试件模型的普遍性使得该抗渗压强的计算方法不受限制。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本申请的砂浆试件模型的结构示意图。

图2为砂浆试件模型内的毛细孔孔径rcp和凝胶孔孔径rgl的接近程度示意图。

图3为本申请的实验结果图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参见图1至图3，本发明的一较佳实施例中的一种砂浆试件抗渗压强的计算方法，包括如下步骤：

建立砂浆试件模型，所述砂浆试件模型具有相对设置且平行的上表面及下表面。在本实施例中，所述砂浆试件模型为圆台。诚然，在其他实施例中，所述砂浆试件模型也可为其他，在此不做具体限定，根据实际情况而定。

设定所述砂浆试件模型内形成有n个孔隙通道，n个所述孔隙通道平行设置。诚然，在其他实施例中，n个所述空隙通道不平行时，在此不做具体限定，根据实际情况而定。

在所述下表面进行水加压处理，使得水在压强作用下经过至少部分所述孔隙通道达到所述上表面，直至所述上表面有水渗出；其中，水加压过程中，压强以恒定速率增加，在本实施例中，压强施加以0.1mpa/h的速率增加，以使得水在砂浆试件模型内的渗流速度符合达西定律。砂浆试件模型的渗流效应，可根据哈根-泊肃叶方程原理获知，对于半径为r的孔隙通道，其内的水的流速为：

q＝kδp/μl，k＝(πr4)/8；

其中，r为n个孔隙通道的平均孔径，l为砂浆试件模型的高度(即上表面与下表面之间的垂直距离)，μ为水的粘度。因此，砂浆试件模型的总压降为：

δp＝μlq/nk。

当水砂浆试件模型内渗透稳定后，水的流量跟孔隙通道的总体积有关，因此，水的流速也为：

q＝δφv；

δ为连通孔隙通道与总孔隙通道的比例，φ为砂浆试件模型的空隙率，v为砂浆试件模型的体积。其中，连通孔隙通道为水能够自下表面通过该孔隙通道流向上表面，而空隙率为砂浆试件模型中空隙体积所占的比例。

所述上表面施加大气压强p0＝0.1mpa，所述下表面施加水压强p，则所述上表面与下表面之间的总压降为：

p＝(δp+p0)，δp＝8μvlδφ/(nπr⁴)

其中，μ为水的粘度，v为砂浆试件模型的体积，l为砂浆试件模型的高度，δ为连通孔隙通道与总孔隙通道的比例，φ为砂浆试件模型的空隙率，n为孔隙通道的数量，r为孔隙通道的平均孔径。

基于所述砂浆试件模型的界面过渡区原理，认为砂浆试件模型的强度与龄期存在对数关系，且砂浆试件模型的孔隙率与时间之间也存在关系，孔隙率为孔隙通道占所述砂浆试件模型的百分比，则所述上表面与下表面之间的总压降还可以为：

δp＝ωηφ；

其中，ω为，η为砂浆试件模型的连通性参数，φ为砂浆试件模型的空隙率。

相应的，所述砂浆试件模型的连通性参数具体为：

η＝f((rcp*rgl)ln(t)/ln(rcp/rgl))＝δ/n

其中，ln(rcp/rgl)为度量砂浆试件模型中的毛细孔孔径rcp和凝胶孔孔径rgl的接近程度，rcp*rgl为砂浆试件模型中的度量孔径的绝对大小，ln(t)为度量砂浆试件模型的强度或龄期变化对孔隙通道n的影响。请结合图2，毛细孔孔径和凝胶孔孔径越接近且越大，则说明孔隙通道的连通度越好。

所述ω的公式为：

ω＝8μvl/(πr4)

其中，μ为水的粘度，v为砂浆试件模型的体积，l为砂浆试件模型的高度，r为孔隙通道的平均孔径。孔隙通道的平均孔径r为未知数，其可以通过模拟系统计算得出所述孔隙通道的平均孔径r的计算公式，该模拟系统为ducom模拟系统。孔隙通道的平均孔径r的计算公式为：

r＝2φ/surf

其中，surf为比表面积，比表面积是指单位砂浆试件模型所具有的总面积。

因此，通过获知水的粘度μ的数值、砂浆试件模型的体积v的数值、砂浆试件模型的高度l的数值、连通孔隙通道与总孔隙通道的比例δ的数值、砂浆试件模型的空隙率φ的数值、孔隙通道的数量n的数值、为孔隙通道的平均孔径r的数值，即可获知砂浆试件模型的抗渗压强。

综上所述：通过在砂浆试件模型的下表面加压直至上表面有水渗出，砂浆试件模型内具有n个孔隙通道，继而根据孔隙通道的连通性对砂浆试件模型的上表面与下表面之间的抗渗压强进行计算，其计算结果较为精确，且该砂浆试件模型的普遍性使得该抗渗压强的计算方法不受限制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。