混凝土超高泵送压力损失研究与分析.pdf

混凝土超高泵送压力损失研究与分析
许永和
上海建工集团股份有限公司上海200080
摘冥:研究了我国行业标准在超高泵送混凝土材料体系与混凝士泵送压力损失计算分析方面的不适应性,揭示了混凝
土泵输送管管径、累计水平换算距离、垂直高度等多种因素对压力损失的影响规律,为混凝土超高泵送压力损失计算
公式的完善与修订提供了有益的参考。
关词:混凝士;超高泵送;泵送压力;输送管
中分类号:TU64*6
文款标志码:B
D?l:10.14144/.cnk,j2sg.2016.04.036
Study and Analysis of Ultra High Concrete Pumping Pressure Loss
XU Yonghe
Shanghai Construction Group Co, Ltd. Shanghai 200080
1混凝土输送管压力损失计算公式
L一混凝土输送管路系统的累计水平换算距离,
我国《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T10-
2011)在对混凝土泵送阻力的计算时,对混凝土在水平输
P一混凝土泵送系统附件及泵体内部压力损失,
送管内流动每米产生的压力损失,按公式(1)~(3)计
MIPa。
算
△P-2HK1+KA(1+t/t)V』Ja2
2计算公式的来源及其参数的不适应性
K-300-S1
(2
我国行业标准采用的计算公式来源于S. Morinaga公
K2-400-S1
式。由于S. Morinaga公式是1973年提出的,计算式中的貓
式中:△P1一混凝土在水平管内流动每米产生的压力损着系数K1和速度系数K2是基于坍落度指标计算而来。随着
失,Pa
现代混凝土技术的快速发展,超高泵送混凝土材料呈现高
r一混凝土输送管半径,m;
流态自密实的发展趋势,坍落度指标已经不能满足高流态
K黏着系数,Pa;
自密实混凝土的表征需求。研究表明,对于高性能混凝
K2速度系数,Pas/m;
土,K1站着系数和K2速度系数实际测算结果与S. Morinaga
S混凝土坍落度,mm;
经验公式的计算结果相差甚远。在相同泵送速度条件下,
t2t1一混凝土泵分配阀切換时间与活塞推压混凝土一般来讲,混凝土强度等级越高,其水胶比越低,单位长
时间之比,当设备性能未知时,可取0.3;
度水平管压力损失△P:越大。然而在采用降黏技术措施的
v2一混凝土拌和物在输送管內的平均流速,m;条件下,水胶比的影响规律可以被改变。因此,以坍落度
2径向压力与轴向压力之比,对普通混凝土取指标为基础的计算公式已经无法准确计算超高泵送混凝土
0.90。
在输送管内的压力损失,采用更加科学合理的表征参数替
混凝土最大泵送阻力按公式(4)计算。
代坍落度指标参数成为一种迫切的需求。
△P:L
与此同时,a2的取值地也是针对普通混凝土,该计算方
P
(4)
法的适用对象存在局限性。
式中
混凝土最大泵送阻力,MPa
3计算公式影响因素分析
科
3.1输送管管径与压力损失的关系
为了探素输送管管径对泵送压力的影响,在混凝土材
料强度等级和组成成分相同的情况下(S2=200mm,排量
Q2-30m3、60m2),采用我国行业标准的计算公式研究输
送管管径与泵送压力的关系,结果见图1。
2016.4 .Building Construction
许永和:混凝土超高泵送压力损失研究与分析
0.011
100%
n∈
40.009
000150020002500
000150020002500
输送管管径mm
a)流速与管径的关系
(a)P与L的关系
(b)△P与L的关系
0.03
图2上海环球金融中心大厦P、△P与L的关系
73%
a
输送管管径/mm
输送管管径/mnm
0.008
(b)△P与管径的关系
(c)△P与管径的关系
1500200025003000
10001500200025003000
Q=30
=60m3)
图1输送管管径与泵送压力的关系
(a)P与L的关系
(b)△P与L的关系
图3某超高层建筑P、△P与L之间的关系
从图1可以看出,在排量相同的情况下,增大输送管管
径可以显著降低混凝土拌和物在不同管径输送管内的平均3.3P与垂直高度H的关系
流速,△P值也显著降低。不同排量情况下△P与管径的
将混凝土超高泵送压力(P)与垂直泉送高度(H)建
关系呈现相似的发展规律,从125mm管径增加到150mm管立关系,如式(6)所示
径,△P降低30%左右。而从上海环球金融中心大厦、上
P=P×H
海中心大厦的实测泉送压力数据(表1)可以看出,增加管式中:P:垂直高度H范围内平均每米垂直高度产生的
径对泵送压力的影响与我国行业标准计算公式呈现的规律
压力损失, Mpa/m
并不一致。
图4为上海环球金融中心大厦与某超高层建筑平均每
米产生的压力损失与垂直高度之间的关系。从图中可以看
表1输送管管径对泵送压力的影响
出,P4也不是一个常数,与垂直高度F的关系也呈现非线
工程管径m「送高度m实测送压カMPa
性递减关系,变化区间在0.08~0.04MPam之间
上海环球金融
0.08
中心大厦
0.056
24~25(主系统压力
上海中心大厦
18)
150
492
20-21
200300
00500600
3.2AP:与累计水平换算距离的关系
(a)上海环球金融中心大厦
b)某超高层建筑
根据行业标准,各种布置状态下混凝士输送管路系统
图4P与的关系
的累计水平换算距离按公式(5)计算。
L-lhtad X Lv+Sba X Ne
4结语
式中:La一水平管长度
本研究表明,行业标准采用的S. Morinaga计算公式是
L垂直管长度
20世纪70年代基于普通混凝士提出的经验公式,公式中相
a一管径D垂直管的水平换算系数;
关参数的计算基于坍落度指标,而坍落度指标已经不能满
N。一弯头张角为B的弯管个数;
足高流态自密实混凝士的表征需求,即其适应性存在问
ba-一弯头张角为β的弯管水平换算系数。
题,需要采用新的科学表征方式(如流变学参数:屈服应
图2、图3为上海环球金融中心大厦与某超高层建筑实力r。和塑性黏度ル)。
际泵送力P、平均每米产生的压力损失△Pn与累计水平换
对于超高泵送混凝土,混凝土输送管管径、累计水平
算距离L之间的关系。
换算距离L、垂直高度H对压力损失的影响所呈现的规律与
行业标准将△P看作一个常数,而从图2和图3可以看我国行业标准计算公式呈现的规律并不一致。相关因素的
出,△P与累计水平换算距离L的关系呈现非线性递减关影响规律今后还有待于混凝土输送装备企业、施工单位及
系,变化区间在0.013~0.008MPa/m之と间。
材料供应商进