活性粉末混凝土流变性能的数值分析

摘要

活性粉末混凝土自20世纪90年代诞生以来，由于其具有优异的力学性能和耐久性能，在土木工程领域内得到了十分广泛的应用。在实际施工中通常需要控制混凝土的流动性来达到施工效果，由于活性粉末混凝土流动性较小，在生产中需要通过振动完成密实。
　　本文使用计算流体力学软件FLOW-3D对活性粉末混凝土的流变性能进行数值分析，利用流变学原理采用宾汉姆流体模型确定混凝土的本构参数，通过控制屈服应力和塑性粘度两个可变参数来决定混凝土的流动效果。
　　通过控制环境温度、钢纤维含量和施工振动频率三个变量，建立均匀单一流体模型和双流质悬浮元两种模型进行分析。经比较分析，两种模型模拟结果基本接近。在考虑钢纤维含量建立：悬浮元模型时，相对应的计算过程要比单一均匀流体空间元模型复杂，但模拟结果更精确；在考虑环境温度和施工振动频率这些外部因素对混凝土流变性的影响时，单一均匀流体模型在基本保证结果精确性的前提下可以极大减少分析计算的时间。
　　由分析结果可知，活性粉末混凝土在施工生产中，振动台振动频率通常控制在45-55Hz之间；当环境温度较低时，活性粉末混凝土材料的流动性较低，随着环境温度升高，流动度逐渐增加，构件完成振动密实的时间逐渐减少。同时，钢纤维的含量会对活性粉末混凝土的流动性造成影响，其流动度随纤维含量增加而降低，但是当钢纤维含量达到一定程度这种影响逐渐减小。
　　通过结合文献比较，模拟结果与实际施工基本接近，软件分析可以极大程度的减少实验分析的工作量，并且可以一定程度上对施工工艺进行指导。