【技术实现步骤摘要】
一种非饱和水泥浆体中水分与气体分布的数值模拟方法
[0001]本专利技术涉及数值模拟领域，尤其涉及一种非饱和水泥浆体中水分与气体分布的数值模拟方法。
技术介绍
[0002]作为当前工程建设领域使用量最大的建筑材料，混凝土材料被广泛用于高层建设、桥梁大坝、道路铁路等基础设施建设之中，水泥基材料性能直接决定了建筑结构的安全可靠与服役寿命。侵蚀性介质，如二氧化碳、硫酸根离子和氯离子，随水分进入材料内部并诱发有害反应是导致混凝土失效破坏的重要因素。
[0003]水分渗透系数作为混凝土材料耐久性评价的关键指标，通常基于达西定律利用实验方法测得，但存在耗时长、成本高、精度低等不足。采用数值模拟方法构建水泥基材料的细微观结构模型，通过模拟水分在材料内部的传输过程亦可得到水分渗透系数。与传统的测试手段相比，计算机模拟具有低成本、高效率、可视化等优点，近年来愈发受到关注与青睐。然而，当前研究中通常将水泥基材料视作完全饱水的多孔介质，毛细孔被水分完全填充，很少考虑材料内部不同组成和物相之间的相互作用，这与水泥浆体中水分的真实分布状况存在...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非饱和水泥浆体中水分与气体分布的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1）构建硬化水泥浆体的微观结构模型；S2）分别计算所述硬化水泥浆体的微观结构模型中水分受到的总作用力与空气受到的总作用力，水分受到的总作用力与空气受到的总作用力均包括流体
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流体内聚力、流体
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固体粘附力和外部体力；S3）根据预设的接触角计算水分受到的总作用力与空气受到的总作用力中的流体
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固体粘附力，通过更新水分受到的总作用力与空气受到的总作用力来确定所述硬化水泥浆体的微观结构模型中水分与空气的分布状态。2.根据权利要求1所述的非饱和水泥浆体中水分与气体分布的数值模拟方法，其特征在于，步骤S1具体包括：生成未水化水泥颗粒堆积结构，将未水化水泥颗粒堆积结构输入水化模型，并对水泥熟料的矿物组成进行比例设定，所述水化模型根据未水化水泥颗粒堆积结构和水泥熟料的矿物组成模拟水泥水化过程，得到硬化水泥浆体的微观结构模型。3.根据权利要求1所述的非饱和水泥浆体中水分与气体分布的数值模拟方法，其特征在于，步骤S2具体包括：S21）获取目标组分σ在硬化水泥浆体的微观结构模型中的初始分布情况，作为目标组分σ的密度分布函数初始值，所述目标组分σ为水分或者空气；S22）根据目标组分σ的密度分布函数计算目标组分σ的流体密度；S23）根据目标组分σ的流体密度计算目标组分σ所受的总作用力；S24）根据晶格玻尔兹曼模型的多松弛时间方程更新目标组分σ的密度分布函数。4.根据权利要求3所述的非饱和水泥浆体中水分与气体分布的数值模拟方法，其特征在于，步骤S22中，目标组分σ的流体密度的表达式如下：其中，表示目标组分σ的密度分布函数，i表示离散速度分量的方向。5.根据权利要求3所述的非饱和水泥浆体中水分与气体分布的数值模拟方法，其特征在于，步骤S23中，目标组分σ所受的总作用力包括流体
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流体内聚力、流体
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固体粘附力和外部体力，三者的表达式如下：，三者的表达式如下：其中，表示总作用力中的流体
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流体内聚力，表示总作用力中的流体
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固体粘附力，表示总作用力中的外部体力，表示目标组分σ处于位置矢量r处和时间t时的流体密度，表示组分处于与位置矢量r相邻的格点处（）和时间t时的流体密度，表示粘合系数，表示预设的权重因子，表示给定的i方向上的速
度分量，表示附着系数，s()表示相邻流体节点空间状态的指示函数，表示目标组分σ的流体密度，表示单位...
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