高性能混凝土的流變性及泵送壓力損失研究.pdf

1、近年建筑結(jié)構(gòu)向著高層化、復(fù)雜化、大型化等方向發(fā)展，同時也面臨著更特殊的使用條件和更嚴(yán)苛的建造環(huán)境，諸多類似的新變化和新要求對傳統(tǒng)混凝土材料的性能提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在此背景下，高性能混凝土（HPC）應(yīng)運(yùn)而生，被認(rèn)為是未來混凝土材料發(fā)展、革新的方向。不同于普通混凝土，新拌HPC同時具備高流動性和高粘聚性，傳統(tǒng)確定普通混凝土流變性能參數(shù)的試驗(yàn)方法已不能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)HPC的工作性能。同時隨著自動化施工的發(fā)展，泵送混凝土施工技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，

2、HPC的泵送工事在高壓、高度、長距離、分叉等更復(fù)雜嚴(yán)峻的條件下進(jìn)行，隨之也帶來了許多諸如離析、管堵、計算理論模糊以及泵送過程中壓力損失嚴(yán)重等泵送施工問題。目前規(guī)范中泵送壓力損失的公式對HPC的適用性存在爭議，而在真實(shí)泵送條件下檢測HPC泵送壓力損失的成本和規(guī)模巨大。因此，開展HPC的流變性能和泵送壓力損失的離散元模擬研究有著深刻的意義。
　　本文以新拌 HPC為研究對象，利用 PFC2D軟件進(jìn)行模擬，主要的研究內(nèi)容及相應(yīng)研究成果如

3、下：
　?、倏偨Y(jié)分析了現(xiàn)有影響泵送壓力損失機(jī)理的因素，并通過對實(shí)際 HPC泵送壓力損失進(jìn)行工程調(diào)研，對比說明了規(guī)范公式和工程實(shí)測在計算HPC泵送壓力損失的差異性。工程經(jīng)驗(yàn)實(shí)測的HPC的單位水平管壓力損失和規(guī)范公式計算相比大了近3倍，工程經(jīng)驗(yàn)計算出的總泵送壓力損失值也比規(guī)范公式相差近一倍。
　?、诟鶕?jù)單元模型本構(gòu)關(guān)系及接觸參數(shù)算法，建立了適用于模擬 HPC流動性能的離散元模型。在此基礎(chǔ)上，提出了HPC流變參數(shù)的確定方法，并通過

4、模擬流動性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該程序模擬其流動性能的可靠性。研究表明：相對擴(kuò)展面積Γc主要受抗剪強(qiáng)度f s的影響，而相對流出時間Rc則是由抗剪強(qiáng)度f s和衰減系數(shù)h共同作用的結(jié)果；并從HPC性能檢測實(shí)驗(yàn)中確定了混凝土單元間的抗剪強(qiáng)度f s和衰減系數(shù)h與相對擴(kuò)展面積Γc和相對流動時間Rc之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。
　?、蹖?HPC分別在水平管、錐形管和彎曲管中的壓力損失進(jìn)行離散元模擬，研究不同流變性能的高性能混凝土的壓力和速度分布規(guī)律，得到粗細(xì)骨料在

5、各輸送管中的運(yùn)動規(guī)律和受力特征。并對影響混凝土拌合物的流動狀態(tài)和泵送壓力損失的因素進(jìn)行模擬研究，以及對水平管壓力損失進(jìn)行了回歸擬合，通過與規(guī)范和工程經(jīng)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比得出結(jié)論。水平管中壓力損失模擬結(jié)果與規(guī)范結(jié)果有些差異但影響規(guī)律一致，而模擬結(jié)果與實(shí)際工程的差距較?。诲F形管中壓力損失模擬結(jié)果大概是相應(yīng)水平輸送管模擬結(jié)果的2~3倍；彎管中不同速度所對應(yīng)的壓力損失的模擬值小于規(guī)范計算值。我國規(guī)范公式與其他規(guī)范相比表現(xiàn)出一定保守性，但又不能適應(yīng)各