随着生态文明建设的大力推进及节能环保政策的推动,越来越多的环保型建筑材料开始进入到大众的视野当中,其中加气混凝土砌块被广泛的应用在建筑工程当中。由于其质量轻、耐火性能好、隔音性能好、施工便利等优点,加气混凝土砌块经常被应用于建筑工程中的墙体砌筑当中。经过前期的走访调研发现,由于加气混凝土砌块的产品质量、施工工艺以及配套使用的砌筑砂浆等部分存在问题,导致加气混凝土砌块墙体渗漏的问题在实际应用过程中也会不断凸显,这已经成为影响民生重要的问题。加气混凝土砌块是一种复杂的多孔介质材料,加气混凝土砌块墙体的抗渗性能与其内部孔隙结构有着密切的关系。由于加气混凝土砌块孔隙率大、孔隙结构复杂、内部孔隙通道连通性复杂等因素,基于细观层次的加气混凝土砌块内部的孔结构以及渗流规律等还未进行较多的分析和研究。因此,本文结合研究生期间参与的课题组研究的部分成果,基于细观层次对加气混凝土砌块、砌筑砂浆的内部孔结构特征参数进行分析,引入分形维数的概念并利用自编的MATLAB程序实现对加气混凝土砌块内部孔结构分形维数值的自动计算,以此来进行孔结构复杂程度的表征。利用图像处理软件实现了对于加气混凝土砌块、砌筑砂浆孔结构切片图像的参数表征,并且研究了加气混凝土砌块孔结构分形维数值与孔结构特征参数之间的关系。利用格子Boltzmann方法(Lattice Boltzmann Method,以下简称LBM方法)进行加气混凝土砌块的三维数值模型渗流模拟,以此来从细观层面给出加气混凝土砌块内部的渗流规律和帮助理解宏观的加气混凝土砌块内部的渗流现象,并阐述加气混凝土砌块墙体的宏观渗透性能,可以为加气混凝土砌块墙体渗透性能检测提供理论基础。同时,基于加气混凝土砌块细观结构渗流模拟的分析及课题组研发的加气混凝土砌块墙体抗渗性能检测仪器,研发配套仪器使用的便携式的加气混凝土砌块墙体抗渗性能评价界面软件。今后可以将理论分析、现场试验的的评价修正系数集合到加气混凝土砌块墙体抗渗性能评价界面软件中,以便快速、准确地测定加气混凝土砌块墙体抗渗性能等级,以此达到课题研究与实际工程应用紧密结合的目的。本文主要的研究内容及成果如下:(1)加气混凝土砌块内部的孔结构特征参数研究:加气混凝土砌块内部的孔结构具有明显的分形特征,利用基于计盒维数法的MATLAB软件中第三方工具箱Fraclab测定了本文加气混凝土砌块试样切片图像的孔结构分形维数值介于1.775-1.805。其中,加气混凝土砌块切片图像的孔结构分形维数值与孔隙率、孔形状因子、孔表面积以及孔径分布存在一定的联系,可以通过加气混凝土砌块切片图像的孔结构分形维数值来预测其孔结构特征参数。(2)不同砌筑砂浆孔结构特征参数研究:通过对普通砌筑砂浆试样、专用砌筑砂浆试样内部的孔径分布的统计与分析,可以发现普通砌筑砂浆试样内部孔结构大小连续性相较于专用砌筑砂浆试样内部孔结构大小连续性差,这也是导致采用专用砌筑砂浆砌筑的新型墙体抗渗性能优于普通砌筑砂浆砌筑的新型墙体抗渗性能主要原因之一。在目前没有强制规定使用砌筑砂浆种类的情况下,推荐使用专用砌筑砂浆提高新型墙体的抗渗性能。(3)加气混凝土砌块三维数值模型渗流模拟:基于LBM方法实现了加气混凝土砌块数值模型细观层次的三维渗流模拟。随后通过进行截面尺寸大小为100×100(像素)、200×20.0(像素)、300×300(像素)的CT切片图像叠加,采用三维重构MATLAB程序并且结合Palabos库程序进行加气混凝土砌块三维数值模型的渗流模拟。结果表明三种像素尺寸下图像的三维重构模型的渗流模拟过程中入口处和中间部分的瞬时渗流运动截面图进行对比可以看出中间渗流部分形成明显的“优势渗流通道”;三种像素尺寸下图像的三维重构模型的平均渗流速度与渗透率变化趋势相同,符合达西定律,数值模型渗透率的值变化范围是0.367-0.654(格子单位),并没有出现大的波动,主要原因是渗透率是多孔介质材料本身的一种性质,只与材料内部的结构有关。与课题组前期进行的加气混凝土砌块二维渗流模拟相比,本文加气混凝土砌块三维数值模型的渗流现象从二维扩展到三维,因此可以直观的显示出三维的“优势渗流通道”,便于研究其内部的孔隙水渗流的情况。(4)研发加气混凝土砌块墙体抗渗性能评价界面软件:基于加气混凝土砌块孔结构特征参数及渗流模拟分析研究,结合课题组研发的墙体抗渗性能检测仪器,通过现场墙体抗渗性能试验所测得的数据,研发了配套检测仪器使用的加气混凝土砌块墙体抗渗性能评价界面软件,方便在项目现场对加气混凝土砌块墙体抗渗性能检测时可以快速、准确的返回墙体抗渗性能评价等级。今后将通过大量的现场墙体渗透检测试验数据进行回归分析,结合理论分析引入修正系数来进一步完善界面软件。