混凝土管路流動阻塞研究

Abstract

混凝土泵送這項技術，自發明伊始至今已經超過一百年，也已廣泛應用在土木工程界，使用在各個建設工地之中。但混凝土泵送過程目前並不是非常穩定，塞管、爆管、效率低下等等的問題偶發，且這些問題並沒有統一的理論解釋，僅能依靠施工者與工程人員的經驗處理。 本文藉由有限元素軟體FLOW-3D，以數值模擬計算方式，模擬在各種可能導至塞管的不利操作環境下，管路中的混凝土和礫石級配間的交互作用導致塞管，提供塞管的理論背景解釋，並與實際經驗依序相較。 有多本著作均曾提及混凝土的性質屬於賓漢流體，並且列出了各種狀態下的混凝土可以參考的物理參數，本文中也採取類似的方法。本文將粗骨材分離出來當作固體物件，視為獨立固體物來模擬；餘下的水、水泥粉和細骨材混合形成砂漿，在模擬中當作賓漢流體來模擬。 本文考慮五種不同的實務操作情況：粗糙管壁、管線斷面積突縮、管線底部殘留混凝土、管線急彎、管徑漸縮。模擬的結果顯示均發生了塞管，與實務操作經驗相符。更進一步模擬發現，塞管時管中有拱阻塞的現象發生，顆粒排列成拱狀，拱兩端的兩隻腳抵住管壁，兩者之間的摩擦力減慢了流動速度。而拱阻塞的力鍊之間會相互交纏形成網狀，進一步阻滯流動，最終導致阻塞。

Date of Award	2018 Jul 5
Original language	Chinese
Supervisor	Chung Fang (Supervisor)