本发明涉及一种多孔材料性质分析方法，具体是一种透水混凝土空隙分布均匀性评价方法。
背景技术：
透水混凝土作为一种新的环保型、生态型的道路材料，日益受到人们的关注。透水混凝土是一种多孔混凝土，透水混凝土浆体要求高粘聚性、低流动性。透水混凝土的性能通常用空隙率和透水系数来表征。
目前，测定透水混凝土空隙率的方法是浸泡称量法，它是将透水混凝土试块浸泡在水中，测定水中的质量和取出后空气中干燥24h后的质量，计算求解空隙率。然而，在透水混凝土施工过程中，水泥浆容易脱离骨料积聚到一起，破坏透水混凝土的均匀性，在底部形成不透水层。因此，如果透水混凝土的均匀性不好，即便具有较高的空隙率，也会大大降低透水混凝土的透水效率。
测定透水混凝土的透水系数通常采用常水头试验法，它是使用塑料薄膜包裹试块侧面，将试块置于金属或塑料筒下，试块与金属或塑料筒紧密接触，打开上方水阀，使水自上而下流经试块，并自出水口处排出，待试块上方水头和渗出流量稳定后，量测经过一定时间内流经试块的水量，使用达西公式计算得到透水混凝土的透水系数。然而，在实际工程中测定透水混凝土的透水系数流程复杂且需要使用专门的仪器，而且透水混凝土的透水系数只能反映透水混凝土的透水效果，难以客观评价透水混凝土的有效透水效率，无法为透水混凝土透水性能的改进提供定量指标依据。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种透水混凝土空隙分布均匀性评价方法，该方法能够简便地获得透水混凝土空隙分布均匀性指标，能够客观评价透水混凝土的有效透水效率，克服了传统方法难以客观评价透水混凝土的有效透水效率的缺点，能够对透水混凝土的均匀性进行快速评价，为透水混凝土透水性能的改进提供定量指标依据。
本发明通过以下述技术方案实现上述目的：一种透水混凝土空隙分布均匀性评价方法，包括如下步骤：
(1)透水混凝土试件截面准备与标注
获取待测试件，垂直顶面切开试件，清洁切开后的断面，在截面上用油性笔均匀等距地画出分别平行于顶面的7层标记线，把截面均匀分成8份；
(2)分层填充系数获取与分析
从顶面到底面分别测定和计算7层标记线的填充率p1～p7，进而计算上层填充系数a1、中层填充系数a2和下层填充系数a3，以及顶部填充系数b1和底部填充系数b2；
(3)区域均匀性评价指标和离析分层评价指标分析
基于区域均匀性评价模型，根据上层填充系数a1、中层填充系数a2和下层填充系数a3计算区域均匀性评价指标α；基于离析分层评价模型，根据顶层填充系数b1和底层填充系数b2计算离析分层评价指标β；
所述的区域均匀性评价模型为
式中，a1、a2、a3分别表示上层填充系数、中层填充系数和下层填充系数，α为区域均匀性评价指标，
所述的离析分层评价模型为
式中，β为离析分层评价指标，b1为顶层填充系数，b2为底层填充系数。
(4)透水混凝土空隙分布均匀性指标计算
基于透水混凝土空隙分布均匀性指标计算模型，计算透水混凝土空隙分布均匀性指标γ，用于评价透水混凝土空隙分布的均匀性；
所述的透水混凝土空隙分布均匀性指标计算模型为
γ＝100×(1-α2-3β2)
式中，α为区域均匀性评价指标，β为离析分层评价指标，γ为透水混凝土空隙分布均匀性指标。
所述的填充率p1～p7上层填充系数分别为从顶面到底面7层标记线的长度与试件截面宽度的比值。
所述的上层填充系数a1为p1、p2和p3三个数的均值，所述的中层填充系数a2为p3、p4和p5三个数的均值，所述的下层填充系数a3为p5、p6和p7三个数的均值，所述的顶部填充系数b1为p1和p2两个数的均值，所述的底部填充系数b2为p6和p7两个数的均值。
所述的透水混凝土空隙分布均匀性指标越高，表明透水混凝土空隙分布均匀性越好，反之，均匀性指标越低，表明透水混凝土空隙分布均匀性越差。根据透水混凝土空隙分布均匀性指标计算模型，当透水混凝土空隙分布完全均匀时，计算得到的均匀性指标为100。
本发明突出的优点在于：
1、该方法能够同时考虑透水混凝土的区域均匀性和离析分层情况，定量计算透水混凝土空隙分布均匀性指标，克服了传统方法难以客观评价透水混凝土的有效透水性能的缺点。
2、能够对透水混凝土的均匀性进行快速评价，为透水混凝土透水性能的改进提供定量指标依据，具有良好的工程应用前景和推广价值。
附图说明
图1是试块1的截面和7条标记线。
图2是试块2的截面和7条标记线。
图3是试块3的截面和7条标记线。
三、具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。
实施例1
本发明所述的透水混凝土空隙分布均匀性评价方法的一个具体实例，包括如下步骤：
1、透水混凝土试件截面准备与标注
用切割机垂直混凝土顶面对混凝土试块进行机械切割，清洁切开后的断面，在截面上用油性笔均匀等距地画出分别平行于顶面的7层标记线，把截面均匀分成8份，如图1所示。
2、分层填充系数获取与分析
利用软件
根据p1、p2和p3三个数的均值计算得到上层填充系数a1为0.413，根据p3、p4和p5三个数的均值计算得到中层填充系数a2为0.487，根据p5、p6和p7三个数的均值计算得到下层填充系数a3为0.493；根据p1和p2两个数的均值计算得到顶部填充系数b1为0.410，根据p6和p7两个数的均值计算得到底部填充系数b2为0.465。
3、区域均匀性评价指标和离析分层评价指标分析
基于区域均匀性评价模型，根据上层填充系数a1、中层填充系数a2和下层填充系数a3计算区域均匀性评价指标α：
基于离析分层评价模型，根据顶层填充系数b1和底层填充系数b2计算离析分层评价指标β：
4、透水混凝土空隙分布均匀性指标计算
基于透水混凝土空隙分布均匀性指标计算模型，计算透水混凝土空隙分布均匀性指标γ：
γ＝100×(1-α2-3β2)＝94.6
计算可得，该透水混凝土空隙分布均匀性指标为94.5，表明该透水混凝土具有良好的空隙分布均匀性。
从图1能够看出，该透水混凝土的空隙分布较均匀，底部也未出现明显的分层封闭情况，所以其有效透水性能良好。而且，根据区域均匀性评价指标和离析分层评价指标判断，该混凝土的区域均匀性好、离析分层情况不明显，所以具有良好的整体均匀性。
因此，根据本方法计算得到的透水混凝土空隙分布均匀性指标能够定量表征透水混凝土的有效透水性能。
实施例2
本发明所述的透水混凝土空隙分布均匀性评价方法的另一个具体实例，包括如下步骤：
1、透水混凝土试件截面准备与标注
从透水混凝土路面中钻芯取样得到混凝土试件，垂直顶面切开试件，清洁切开后的断面，在截面上用油性笔均匀等距地画出分别平行于顶面的7层标记线，把截面均匀分成8份，如图2所示。
2、分层填充系数获取与分析
利用游标卡尺准确量取从顶面到底面7层标记线的长度和试件截面宽度，用7层标记线的长度除以试件截面宽度，计算得到7层标记线的填充率为：p1＝0.77、p2＝0.50、p3＝0.73、p4＝0.78、p5＝0.68、p6＝0.80、p7＝0.79。
根据p1、p2和p3三个数的均值计算得到上层填充系数a1为0.667，根据p3、p4和p5三个数的均值计算得到中层填充系数a2为0.730，根据p5、p6和p7三个数的均值计算得到下层填充系数a3为0.757；根据p1和p2两个数的均值计算得到顶部填充系数b1为0.635，根据p6和p7两个数的均值计算得到底部填充系数b2为0.795。
3、区域均匀性评价指标和离析分层评价指标分析
基于区域均匀性评价模型，根据上层填充系数a1、中层填充系数a2和下层填充系数a3计算区域均匀性评价指标α：
基于离析分层评价模型，根据顶层填充系数b1和底层填充系数b2计算离析分层评价指标β：
4、透水混凝土空隙分布均匀性指标计算
基于透水混凝土空隙分布均匀性指标计算模型，计算透水混凝土空隙分布均匀性指标γ：
γ＝100×(1-α2-3β2)＝87.4
计算可得，该透水混凝土空隙分布均匀性指标为87.4，表明该透水混凝土具有较好的空隙分布均匀性。
从图2能够看出，该混凝土空隙分布总体良好，但由于该透水混凝土底部的空隙率稍差，所以对其有效透水性能稍有影响。根据区域均匀性评价指标和离析分层评价指标判断，该混凝土的区域均匀性良好、但略有离析分层的情况，如果能够改进该透水混凝土的离析分层情况，则可明显提高透水混凝土的整体透水性能。
因此，根据本方法计算得到的透水混凝土空隙分布均匀性指标能够定量表征透水混凝土的有效透水性能，并为透水混凝土透水性能的改进提供定量指标依据。
实施例3
本发明所述的透水混凝土空隙分布均匀性评价方法的再一个具体实例，包括如下步骤：
1、透水混凝土试件截面准备与标注
用切割机垂直混凝土顶面对混凝土试块进行机械切割，清洁切开后的断面，在截面上用油性笔均匀等距地画出分别平行于顶面的7层标记线，把截面均匀分成8份，如图3所示。
2、分层填充系数获取与分析
利用软件
根据p1、p2和p3三个数的均值计算得到上层填充系数a1为0.460，根据p3、p4和p5三个数的均值计算得到中层填充系数a2为0.690，根据p5、p6和p7三个数的均值计算得到下层填充系数a3为0.820；根据p1和p2两个数的均值计算得到顶部填充系数b1为0.420，根据p6和p7两个数的均值计算得到底部填充系数b2为0.845。
3、区域均匀性评价指标和离析分层评价指标分析
基于区域均匀性评价模型，根据上层填充系数a1、中层填充系数a2和下层填充系数a3计算区域均匀性评价指标α：
基于离析分层评价模型，根据顶层填充系数b1和底层填充系数b2计算离析分层评价指标β：
4、透水混凝土空隙分布均匀性指标计算
基于透水混凝土空隙分布均匀性指标计算模型，计算透水混凝土空隙分布均匀性指标γ：
γ＝100×(1-α2-3β2)＝15.2
计算可得，该透水混凝土空隙分布均匀性指标为15.2，表明该透水混凝土具有较差的空隙分布均匀性。从图3能够看出，即便该混凝土上部有一定空隙，但由于该透水混凝土的空隙分布不均，底部几乎封闭，所以其有效透水性能较低。而且，根据区域均匀性评价指标和离析分层评价指标判断，该混凝土的区域均匀性差、离析分层情况明显，所以其整体均匀性差，如果能够改进该透水混凝土的整体均匀性，则可明显提高透水混凝土的整体透水性能。
因此，根据本方法计算得到的透水混凝土空隙分布均匀性指标能够定量表征透水混凝土的有效透水性能，并为透水混凝土透水性能的改进提供定量指标依据。