[发明专利]一种确定幂律水泥浆液稠度系数的方法

说明书

本发明公开了一种确定幂律水泥浆液稠度系数的方法，包括以下步骤：确定幂律水泥浆液水灰比；根据工程实践需求，设计所需确定幂律水泥浆液稠度系数的时间；求得幂律水泥浆液稠度系数。通过上述方案，本发明具有准确可靠、计算量少等优点，在环境保护与生态修复技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明涉及环境保护与生态修复技术领域，尤其是一种确定幂律水泥浆液稠度系数的方法。

背景技术

水泥作为一种成本低廉与性能良好的无机胶凝材料，在当前的公路、隧道、边坡、地基、铁路、建筑、矿山及水利等众多工程领域得到了非常广泛地应用。水泥浆液流变性对其在岩土体中的迁移扩散和工程效果具有非常重要的影响，既可为开展其迁移扩散运动理论研究提供理论基础，也可为实践工程的设计提供技术支撑。依据不同的流变本构方程，水泥浆液可分为牛顿流体、宾汉姆流体及幂律流体三种类型。其中，稠度系数作为表征幂律水泥浆液流变性的重要流变参数，可反映幂律水泥浆液的流变特性。

众所周知，水泥浆液的流变性受水灰比与时间二者的综合影响。其中，阮文军《注浆扩散与浆液若干基本性能研究》、ROUSSEL《Thixotropy modelling at local andmacroscopic scales》、李术才《地下工程动水注浆速凝浆液黏度时变特性研究》、孔鲁志《水泥浆液流变参数的时变性分析》等研究了水泥浆液流变参数随时间的变化规律。曹明莉《不同水灰比、砂灰比下碳酸钙晶须对水泥砂浆流变性的影响》、Yang《RelationshipsbetweenWater-Cement Ratio and Rheological Characteristics of Power-Law CementGrouts》、AVCI《UCS Properties of Superfine Cement-Grouted Sand》、孔鲁志《水泥浆液流变参数的时变性分析》等研究了水灰比对水泥浆液流变性的影响。其中，孔鲁志虽探讨了幂律水泥浆液稠度系数、表观粘度与水灰比间的定量关系，但仅分析了它们与时间之间的定性变化规律（不能具体量化），且未考虑水灰比、时间二者综合作用对它们的影响效应。

再如专利公开号为“CN114720331A”、名称为“岩土体迂曲度幂律浆液时变性的柱半球渗透半径确定方法”的中国发明专利，其利用流变试验获得设计水灰比的幂律水泥浆液的初始稠度系数、流变指数与时变性系数。又如专利公开号为“CN113128140A”、名称为“一种考虑幂律流体重力与注浆管埋设角度耦合效应的隧道超前预注浆扩散效果的计算方法”的中国发明专利，其通过室内注浆实验获得幂律流体流变曲线，幂律流体流变曲线经拟合得到幂律流体本构方程中的稠度系数C与流变指数n。上述两个技术均利用开展室内流变试验并分析试验结果获得幂律水泥浆液稠度系数，费时、费人力与物力且不能快速得到，满足不了实践工程的实际需求，其与工程实际存在一定的出入，准确率不高。

综上所述，通过分析目前国内外的相关文献与专利可知：目前的研究成果仅从水灰比、时间单独对水泥浆液流变性影响的角度开展了研究，而水灰比、时间二者的综合作用对其影响效应的定量变化关系还未较好地把握。由此可见，目前工程领域广泛应用的幂律水泥浆液的流变参数的工程实践应用取值不能合理、科学、有效与快速地确定。

因此，急需要提出一种准确可靠、符合实际工程场景的确定幂律水泥浆液稠度系数的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种确定幂律水泥浆液稠度系数的方法，本发明采用的技术方案如下：

一种确定幂律水泥浆液稠度系数的方法，其包括以下步骤：

确定幂律水泥浆液水灰比；

根据工程实践需求，设计所需确定幂律水泥浆液稠度系数的时间；

利用式（1）求得幂律水泥浆液稠度系数，其表达式为：

     （1）

其中，表示自然对数的底。