混凝土裂缝化学灌浆压力模拟与合适压力探讨

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1、第46卷第1期人民长江Vo1．46．NO．12015年1月YangtzeRiverJan．，2015文章编号：1001—4179(2015)O1—0015—05混凝土裂缝化学灌浆压力模拟与合适压力探讨吴建华，邓少桢2，李焰。(1．重庆大学材料学院，重庆400045；2．福建省建筑科学研究院，福建福州350025；3．葛洲坝集团设计院有限公司，湖北宜昌443002)摘要：在混凝土裂缝灌浆过程中，为了解灌浆压力在裂缝中的分布情况，将混凝土裂缝化学灌浆看作一个流体力学问题来求解。根据流体力学的基本原理，采用目前国际上广泛应

2、用的fluent软件，对灌浆过程中裂缝不同部位的压力分布状况进行了数值模拟。结果显示，在不同灌浆方式和离灌浆口不同距离的条件下，灌浆压力的沿程衰减和压力大小是不同的，据此对合适灌浆压力进行了探讨。该成果可在一定程度上用于指导灌浆施工。关键词：灌浆压力；混凝土裂缝；化学灌浆；流体力学中图法分类号：TV543文献标志码：ADOI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2015．()1．004混凝土裂缝存在于混凝土结构内部，具有不可见、论沿长度方向还是沿深度方向都是弯曲而非直线的，隐蔽性强的特点，使人们在对混

3、凝土裂缝进行灌浆修但相对裂缝长度而言，微小长度上的缝面仍可认为是补时，无法通过实际测量来全面掌握其内部压力的分平面。为此可建立如图1(a)所示的“V”型三角板基布状况，进而无法确定混凝土裂缝的允许灌浆压力。本模型。分析中认为裂缝沿长度和深度方向都是直线该研究将混凝土裂缝的化学灌浆看作一个流体力型的；采用裂缝表面宽度的平均值作为裂缝宽度值，即学问题，即化学灌浆液在一个施加的初始灌浆压力作不采用最大表面宽度值，如图2(a)所示。对于混凝土用下，沿裂缝径向缓慢流动⋯，并根据流体力学的基裂缝内部不同深度处的缝宽，即可根据内插

4、法计算求本原理，采用计算机对灌浆过程进行有限元仿真模拟。得，如图2(b)所示。(2)雷诺数Re是流体惯性力与黏性力比值的量1建立基本模型度，当雷诺数Re远小于2000时为层流状态。灌浆混凝土裂缝形态主要体现为裂缝随着深度的增加过程中，灌浆液在裂缝内部的流动速度一般很慢，且混其宽度不断变窄，并最终聚于一端点，即裂缝尖端。由凝土裂缝宽度很小，故其过流断面面积通常也较小。此，考虑采用“V”型三角板模型作为混凝土裂缝的基又因所用化学灌浆材料(如环氧树脂)黏度通常较小，本模型来进行描述，如图1(a)所示。混凝土裂缝的灌所以在此

5、类灌浆中，实际雷诺数Re都远小于2000，因浆方法通常有：贴嘴灌浆法、斜孔灌浆法等。灌浆方式此，可认为灌浆液在裂缝内部的流动为层流。有J：从混凝土裂缝的中间向两边灌浆、从混凝土裂(3)由试验可知，对于固化剂比例低的化学浆液缝的一端向另一端灌浆、从混凝土裂缝的底部向上灌(如环氧浆液)，在常温下其30min内的黏度值较初始浆等。综合以上因素，可建立如图1(b)、(e)、(d)所黏度值均无大的变化，故可认为在进行化学灌浆时，灌示的裂缝模拟计算模型。浆液的流变性能不会随时问而变化，即认为是定常流动。2计算模型的分析简化(4)

6、在灌浆过程中，灌浆液在裂缝内部的流动速(1)混凝土裂缝面一般都是粗糙、起伏不平的，无度是极其缓慢的，用于克服液流阻力的能量值(包括收稿日期：2014—10—28作者简介：吴建华，女，副教授，主要从事建筑材料的研究与教学工作。E第1期吴建华，等：混凝土裂缝化学灌浆压力模拟与合适压力探讨19(1)不同灌浆方式下，裂缝表面与深部的压力分方法可以在一定程度上指导灌浆过程中的灌浆压力控布具有不同的表现形式，即并非处处相同。制。(2)根据本文分析，选取裂缝尖端处缝面压力为参考文献：裂缝口处灌浆压力的0．6～0．7倍，以此作为合适

7、灌浆[1]崔士起，成勃，王金山，等．混凝土裂缝压力灌浆的有限元分析[J]．建筑结构，2007，7(37)：65—67．压力进行控制是基本合适的。在一般情况下，对于水[2]DL／T5406—2010水．X-混凝土建筑物化学灌浆施工规范[S]．国平缝，由中间向两边扩散灌浆时，灌浆孔(嘴)间距宜家能源局，2010．为2O～25cm，而从一端向另一端灌浆时，灌浆孑L(嘴)[3]丁祖荣．流体力学[M]．北京：高等教育出版社，2003，l2．间距宜为25cm左右；对于垂直裂缝，由底部向上灌[4]江帆，黄鹏．Fluent高级应用与

8、实例分析[M]．北京：清华大学出浆，灌浆孔(嘴)的间距宜为25～30cm；采用斜孔灌浆版社。2008．(编辑：徐诗银)时，灌浆嘴间距宜为15～20cm。(3)在实际灌浆工程中的应用效果表明，该计算Simulationofchemicalgroutingpressureinconcretecracksanddiscussiononsuitable