[发明专利]一种建立腐蚀后高聚物注浆材料分子动力学模型的方法

说明书

本发明公开了一种建立腐蚀后高聚物注浆材料分子动力学模型的方法，包括以下步骤：高聚物注浆材料分子量测定；高聚物注浆材料红外光谱扫描分析；化学腐蚀试验；腐蚀后材料的红外光谱实验；腐蚀前后红外光谱结果对比分析；腐蚀后的高聚物材料的分子结构变化确定；分子动力学模型建立；本发明采用一种定性分析的方法研究高聚物注浆材料腐蚀前后原子层面微观结构的变化情况，并利用分子动力学建模软件建立腐蚀后高聚物注浆材料的分子动力学模型，有助于更深入地研究化学腐蚀前后高聚物注浆材料力学特性变化的微观机理，为高聚物注浆材料在腐蚀环境中的应用提供理论依据。

技术领域

本发明涉及高聚物注浆材料微观力学特性的研究领域，特别涉及一种建立腐蚀后高聚物注浆材料分子动力学模型的方法。

背景技术

非水反应类高聚物注浆材料是一种综合性能良好的新型土木工程材料，目前已被广泛地应用于基础工程设施领域。高聚物注浆材料在实际工程中服役时，其力学性能是确保良好注浆修复效果的关键。

在实际工程中，高聚物注浆材料长期埋置于岩土体内，难免会遭遇到城市污水、海水、雨水中酸、碱等腐蚀性介质的侵蚀，导致其力学性能不断变化。目前关于高聚物注浆材料在酸、碱等化学腐蚀环境下的力学性能演化机理的研究并不多见，尤其是腐蚀后高聚物注浆材料微观力学性能的研究尚未开展。分子动力学模拟方法是研究材料微观尺度上的力学特性的常用方法，前提是要建立合理的高聚物注浆材料分子模型。

现有的关于分子模型的建立的技术，例如专利号为：ZL202010667817.X一种调幅分解分布的分子动力学几何模型构建方法，包括如下步骤：步骤一、基于Cahn-Hilliard模型，构建体系调幅分解的相场模型，利用MATLAB对相场模型进行迭代，最终以vtk格式输出区块的目标浓度数据；步骤二、基于Python环境，调用区块目标浓度数据的vtk格式文件，并以Python中序列的内置类型即字典的形式存储；步骤三、创建分子动力学几何模型data文件，建立原子坐标与字典中区块的坐标的对应关系，设定区块的浓度阈值；并依据区块的浓度阈值，整理分子动力学几何模型data文件，输出新的分子动力学模型data文件；步骤四、将新的分子动力学模型data文件输入LAMMPS进行分子动力学模拟。上述发明能够用于对多孔纳米金属材料进行分子动力学模拟研究。但是并不适用于本申请中对于腐蚀后高聚物注浆材料的分子动力学模型的建立。

发明内容

发明的目的在于提供一种建立腐蚀后高聚物注浆材料分子动力学模型的方法，解决了现有的高聚物注浆材料微观层面耐腐蚀性研究的不足的问题。为工程实际中更好地应用提供了可靠的模拟计算工具。

本发明是这样实现的，一种建立腐蚀后高聚物注浆材料分子动力学模型的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S10、高聚物注浆材料分子量测定：利用端基分析法测定高聚物注浆材料的分子量；

步骤S20、对高聚物注浆材料进行红外光谱实验，基于测得的高聚物注浆材料的分子量以及红外光谱实验的测试结果，确定高聚物注浆材料的分子结构、官能团种类以及不同官能团的吸收峰强度；

步骤S30、化学腐蚀试验：将高聚物注浆材料放置在腐蚀溶液中，处理后得到腐蚀后高聚物注浆材料；

步骤S40、对腐蚀后高聚物注浆材料进行红外光谱实验，确定腐蚀后高聚物注浆材料的官能团种类和不同官能团的吸收峰强度；

步骤S50、根据步骤S20腐蚀前高聚物注浆材料的红外光谱实验结果与步骤S40的腐蚀后高聚物注浆材料的红外光谱实验结果，分析腐蚀前后的高聚物注浆材料原子层面微观结果的变化规律，确定腐蚀后高聚物注浆材料原子层面分子结构及官能团的变化情况；

步骤S60、分子动力学模型建立：根据腐蚀后高聚物注浆材料原子层面分子结构及官能团的变化情况，构建腐蚀后高聚物注浆材料原子层面的分子链模型，再建立腐蚀后高聚物注浆材料的分子动力学模型。