硬化水泥漿體氣體滲透特征研究

宋 楊，李金遠，李俊鋒，陳 望，吳海洋

(常州工學院土木建筑工程學院，常州 213032)

0 引 言

目前，水泥基材料滲透率研究主要專注于不同條件下的滲透率測試及其影響因素分析。然而，僅通過滲透率測試較難對水泥基材料的孔隙流動特征進行分析，更難理解其流動機理。因此，需要在滲透率宏觀測試的基礎(chǔ)上，結(jié)合滲透模擬方法進行對比研究。目前，滲透模擬研究方法主要分為兩種：基于孔隙特征-試驗測試相結(jié)合的經(jīng)驗公式(例如，Katz-Thompson公式[3])和基于三維孔隙結(jié)構(gòu)的滲流模擬(例如，孔隙網(wǎng)絡(luò)模型[4]、計算流體力學方法[5]和格子Boltzmann方法[6])。

經(jīng)驗公式則是在滲透性和水泥基材料孔隙特征測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立的孔隙特征與滲透性的相互關(guān)系。Katz-Thompson公式以壓汞法所得孔隙結(jié)構(gòu)特征為依據(jù)，引入孔隙撓曲度(即，連通路徑的真實長度與路徑兩端點直線距離的比值)，進行混凝土滲透性的預(yù)測，并取得了較好的預(yù)測效果[3]。可是，Garboczi等[7]的研究表明，僅有當孔隙繞曲度為570時，Katz-Thompson公式才能與實測滲透性吻合，這說明Katz-Thompson公式并不具有普遍適用性。相比之下，基于三維孔隙結(jié)構(gòu)的直接模擬不僅可以預(yù)測水泥漿體的滲透性，而且可以展示硬化水泥漿體孔隙中流體的傳輸過程。孔隙網(wǎng)絡(luò)模型考慮了多孔結(jié)構(gòu)的撓曲和孔喉效應(yīng)，但由于簡化模型忽視了部分孔隙的連通性和孔壁的粗糙度，導致其計算結(jié)果與實際情況有所偏差[4]。計算流體力學以Naiver-Stokes方程為基礎(chǔ)，將流體視為連續(xù)介質(zhì)，但計算流體力學結(jié)果容易受到網(wǎng)格劃分精度和復(fù)雜邊界處理的影響，較少用于水泥基材料等納米孔隙結(jié)構(gòu)[5]。……