[发明专利]一种判断混凝土泵送过程中堵管风险性的方法

说明书

一种判断混凝土泵送过程中堵管风险性的方法属于建筑工程中混凝土施工技术领域，预测方法包括：基于CFD+DEM耦合方法模拟混凝土在泵管中的流变状态，通过计算机不间断的迭代运算，实时导出泵管中石子与砂浆的空间分布情况。当石子在某一时刻的空间分布密集程度不均匀，出现局部空间位置石子密度骤增的情况，同时速度云图中该位置速度骤减，不再保持规定范围内的波动幅度值时，综合判断会出现堵管风险。

技术领域

本发明属于建筑工程中混凝土施工技术领域，特别涉及一种判断新拌混凝土在泵送过程中堵管风险性的方法。

背景技术

目前我国工程建设的规模和技术难度居于全球领先水平，各种超高、超长、超深、超大型结构不断推陈出新，例如，世界前10高度的超高层建筑有6座在中国，因此对混凝土施工性能、力学性能和耐久性提出了更高的要求，C60及以上等级的高强混凝土在高层建筑、大跨径桥梁、大型公共建筑等工程中广泛应用，并且混凝土的主要施工方式是泵送，在混凝土泵的压力推动下沿输送管道将混凝土运输至施工面。因此研究泵送高强混凝土的施工稳定性具有重要的理论价值和工程实践意义。

然而，工程实践表明泵送高强混凝土存在一系列问题亟需解决，突出表现在：高强混凝土粘度大、流动性差，导致泵送压力大、泵送施工困难，容易出现堵管现象，给施工企业造成重大损失。已有经验评价方法难以全面预测和评价高强混凝土的泵送性能与可泵性。因此，亟待提出能够准确判断混凝土泵送过程中堵管风险性的方法，解决泵送高强混凝土面临着泵送性能控制困难的问题。

发明内容

目前高强混凝土粘度大、流动性差，导致泵送压力大、泵送施工困难，已有经验评价方法难以全面预测和评价高强混凝土的可泵性。本发明提供了一种判断混凝土泵送过程中堵管风险性的方法，通过基于CFD+DEM耦合的形式，建立分析新拌混凝土流变机制和泵送性能的数值仿真模拟方法，预测与判断混凝土泵送过程中堵管风险性。

本发明解决所采用的技术方案是：

步骤一、针对不同强度等级与不同稠度指数的新拌混凝土，分别检测它们的稠度指数k₁、雷诺数Re、屈服应力σ₀和幂率指数n；

步骤二、针对不同强度等级与不同稠度指数的新拌混凝土，确定该次进行CFD+DEM耦合模拟的新拌混凝土的精度N。其中CFD是采用基于Lattice Boltzmann Method(LBM)方法的开源软件平台Palabos，DEM是采用开源软件平台LIGGGHTS。在Linux服务器上部署搭建以上两个软件的工作空间，使其可以正常工作,并可以相互调用后台代码从而为CFD+DEM的耦合创建编译运行环境；

步骤三、针对不同强度等级与不同稠度指数的新拌混凝土，以Herschel-Bulkley本构模型σ＝σ₀+k₁γ^w为基础，建立新拌混凝土应力-应变率之间的关系，导入精度N、屈服应力σ₀、雷诺数Re、幂率指数n和稠度指数k₁；

步骤四、根据泵管尺寸与泵送高度h，采用开源软件Palabos建立3D泵送管道模型。应用CFD+DEM耦合模拟混凝土在泵管中的泵送状态；用Palabos模拟砂浆，掺入由软件LIGGGHTS模拟的石子，使其均匀离散化分布在砂浆中。