一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法与流程

技术特征：
1.本发明公开一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其特征在于，所述基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法包括以下步骤：(1)将粘弹性理论引入到浸水聚氨酯中，建立含有多相复合材料的浸水聚氨酯的粘弹性分析模型；(2)对不同密度和浸水时间的聚氨酯进行单轴压缩试验，得到聚氨酯的抗压强度以及抗压强度和密度、浸水时间的关系；(3)确定浸水聚氨酯承受的压缩力的与聚氨酯基质承受的压缩力、水承受的压缩力、空气承受的压缩力的关系；(4)根据单轴压缩试验时浸水聚氨酯上的压力梯度，利用达西定律，求出单轴压缩试验时，浸水聚氨酯试件所承受的压缩力f，并利用等效的均匀应力对其进行替代；(5)计算出聚氨酯在干燥条件下和净水饱和条件下聚氨酯试件在单轴压缩试验时承受的等效均匀应力；(6)结合浸水聚氨酯的粘弹性分析模型和分段法，建立聚氨酯在不同浸水阶段的抗压强度预测模型，综合考虑水与空气在聚氨酯浸水的非饱和阶段对抗压强度的增强作用、水解对聚氨酯的不利影响；(7)根据上述步骤得到非饱和阶段水引起的聚氨酯抗压强度增加值δσ
w
，拟合出非饱和阶段水解引起的聚氨酯抗压强度减少值δσ
m
、饱和阶段水解引起的聚氨酯抗压强度减少值δσ'
m
，确定聚氨酯在不同浸水阶段的抗压强度预测模型；(8)根据聚氨酯在不同浸水阶段的抗压强度预测模型，计算出实际工程中的浸水聚氨酯的抗压强度，并结合所承受的压力，验算是否满足工程需求。2.根据权利要求1所述的一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中浸水聚氨酯单轴压缩试验包括以下步骤：
①
根据工程实际应用，选择合适的聚氨酯密度；
②
选用等体积比的多异氰酸酯和聚醚多元醇，利用反应注射成型的方法，制备聚氨酯试件；
③
根据规范要求，利用预应力浸水试验法，制备不同密度和不同浸水时间的聚氨酯，通过计算吸水率，并将其分为非饱和浸水聚氨酯与饱和浸水聚氨酯，供单轴压缩试验使用；所述吸水率计算公式为：式中：ω0—干燥聚氨酯试样的质量(g)；ω
t
—浸水t时间后的聚氨酯试样质量(g)；
④
对不同密度和浸水时间的聚氨酯试件进行单轴压缩试验，得到抗压强度以及抗压强度和密度、浸水时间的关系。3.根据权利要求2所述的一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其特征在于，所述预应力浸水试验法，为将聚氨酯试件浸在不同深度的水中，通过调节浸水深度，得到不同压力作用时的浸水聚氨酯试件。4.根据权利要求1所述的一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在浸水聚氨酯单轴压缩试验时，抗压强度的取值为浸水聚氨酯应变达到10％所承受的压缩应力。5.根据权利要求1所述的一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其
特征在于，所述步骤(3)中的浸水聚氨酯承受的压缩力的关系公式为f＝f
m
f
w
f
a
；式中：f—浸水聚氨酯试件承受的压缩力；f
m
—聚氨酯基质承受的压缩力；f
w
—水承受的压缩力；f
a
—空气承受的压缩力。6.根据权利要求1所述的一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其特征在于，所述步骤(5)中计算聚氨酯在不同状态下的等效均匀应力的方式分别为：
①
干燥的聚氨酯试件在单轴压缩试验时承受的等效均匀应力为：干燥的聚氨酯试件在单轴压缩试验时承受的等效均匀应力为：承受的压缩力
②
浸水饱和阶段的聚氨酯试件在单轴压缩试验时承受的等效均匀应力为：浸水饱和阶段的聚氨酯试件在单轴压缩试验时承受的等效均匀应力为：承受的压缩力式中：—干燥的聚氨酯承试件承受的等效均匀应力；σ
m
—聚氨酯基质承受的等效均匀应力；μ1—水的粘度；μ2—空气的粘度；l—浸水聚氨酯试件的边长；h—浸水聚氨酯试件的高度；φ—浸水聚氨酯的孔隙率(％)；k
e
—线弹性渗透率；—浸水饱和的聚氨酯承受的等效均匀应力；f—聚氨酯承受的压缩力。7.根据权利要求1所述的一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其特征在于，所述步骤(6)中的预测模型为：式中：σ—浸水聚氨酯承受的等效均匀应力；δσ
w
—非饱和阶段水引起的聚氨酯抗压强度增加值；δσ
m
—非饱和阶段水解引起的聚氨酯抗压强度减少值；δσ'
m
—饱和阶段水解引起的聚氨酯抗压强度减少值。8.根据权利要求1所述的一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其特征在于，所述步骤(7)中，非饱和阶段水引起的聚氨酯抗压强度增加值特征在于，所述步骤(7)中，非饱和阶段水引起的聚氨酯抗压强度增加值非饱和阶段水解引起的聚氨酯抗压强度减少值非饱和阶段水解引起的聚氨酯抗压强度减少值饱和阶段水解引起的聚氨酯抗压强度减少值9.根据权利要求8所述的一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，其特征在于，所述步骤(7)中聚氨酯在不同浸水阶段的抗压强度预测模型为：式中：m
t
—吸水率(％)；ρ—浸水聚氨酯的密度；t—浸水时间；α—浸水聚氨酯中水的比
例(％)。

技术总结
本发明公开了一种基于强度预测的浸水聚氨酯抗压强度定量分析方法，涉及浸水聚氨酯抗压强度计算领域，具体包括以下步骤：建立浸水聚氨酯的粘弹性分析模型，分析水、空气以及聚氨酯基质在单轴压缩试验时抵抗的压缩力，利用与其等效的均匀应力代替浸水聚氨酯的抗压强度，结合分段法，确定水和空气在聚氨酯不同浸水阶段中对抗压强度的影响，建立聚氨酯在不同浸水阶段的抗压强度预测模型，可定量分析在水和空气含量变化时，浸水聚氨酯抗压强度的变化情况。本发明引入粘弹性理论，分析作为多相复合材料的浸水聚氨酯的抗压强度，并分段考虑水和空气对抗压强度的不同作用，能够计算不同浸水阶段聚氨酯的抗压强度，有效预测聚氨酯的使用寿命。用寿命。用寿命。


技术研发人员：王芳 张红波 黄沐阳 梁威 李瑶 代长青 马志平 陶明霞
受保护的技术使用者：安徽建筑大学
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2021/11/30