预填骨料混凝土灌浆过程的机理初探.pdfVIP

汕头大学工学硕士论文 Study on Machanisms of Grouting Process in Prepacked Aggregate Concrete Dissertation for Master Degree ShanTou University by ChuanHao Liang Dissertation Supervisor: Professor Xiao-Hua Lu June, 2011 IV 预填骨料混凝土灌浆过程的机理初探 V 预填骨料混凝土灌浆过程的机理初探 摘要 预填骨料混凝土作为一种在我国正被推广应用的加固工艺，它在许多工程领域有着独 特优势。预填骨料混凝土工艺核心——灌浆过程则直接决定着其质量，而目前国内对该工 艺核心研究较少。故有必要通过建立合理的理论模型，对灌浆过程的影响因素和作用机理 进行分析，找出预填骨料混凝土灌浆过程的内在规律，从而能为现场施工提供科学指导。 预填骨料混凝土灌浆过程主要技术参数有：砂浆的流变性能、预填粗骨料介质孔隙率、 灌浆压力和灌浆口间距（灌浆高度）。灌浆过程的研究就是要抽象出合理的理论模型，找 出技术参数间的理论关系。本文把预填骨料混凝土灌注砂浆看作一宾汉姆流体，把预填粗 骨料介质看作一刚性多孔介质。把粗骨料间孔隙看作一簇簇以一定弯曲度和管径分布的毛 细管，即可得到预填骨料混凝土灌浆过程的理论模型——砂浆宾汉姆流体在灌浆压力下， 以一定流动特性通过布满一簇簇不同弯曲度和管径分布的毛细管的预填粗骨料多孔介质。 本文目标是通过理论分析找出灌浆过程影响因素之间的关系及内在作用机理。 为描述预填粗骨料多孔介质内部孔隙和颗粒分布的复杂性和随机性，借鉴引入迂曲度 概念和分形理论。预填粗骨料多孔介质微结构在一定尺度范围内、在统计上满足分形几何 理论。为了求解迂曲度，本文参考运用了几何分析法研究了三维情况下球形颗粒多孔介质 中流体流线的迂曲度，对理想代表性流线的迂曲度进行加权平均，最后推导出流体流过多 孔介质的迂曲度解析式。 本文通过研究给出预填粗骨料多孔介质中砂浆宾汉姆流体的流量、流速和启动压力梯 度的分形模型表达式且详细分析了启动压力梯度的影响因素，它们是孔隙率、流变参数、 孔面积分维等的函数。本模型将砂浆宾汉姆流体与预填粗骨料多孔介质微结构参数有机联 系起来，使更能深刻理解灌浆过程砂浆在粗骨料多孔介质缝隙间流动的内在机理。本文还 研究了砂浆宾汉姆流体在多孔介质中的平面平行流动，考虑到实际毛细管的弯曲性和管径 的分形分布，给出了平面平行流动的孔隙数目、孔隙率、流量和流速的分形表达式，以及 压力分布方程。文章最后通过实验采集的数据以及引用文献相关数据，获得了灌注砂浆的 流变参数和预填粗骨料多孔介质的孔隙率，并根据推导的理论公式进行计算，得到了宾汉 姆流体通过该多孔介质的灌浆压力梯度、横截面平均速度、流量和灌浆高度的参考值。 关键词：预填骨料混凝土；灌浆过程；砂浆的流变性能；分形与多孔介质；迂曲度； I 汕头大学工学硕士论文 II 预填骨料混凝土灌浆过程的机理初探 Abstract Prepacked Aggregate Concrete （PAC ） in China is being used as a reinforcement application process,whic