【摘 要】
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近年随着我国对各种基础建设工程的大力投入,水泥混凝土的产量和用量越来越大,对混凝土性能的要求也越来越严格。研究发现混凝土拌和后的整体均匀性直接影响着自身强度。且宏观均匀的水泥浆在显微镜下发现存在一部分水泥颗粒团聚在一起,没有分散开,对混凝土的强度和工程耐久性产生不利的影响。因此探究提高水泥浆宏观均匀性和微观均匀性的方法,对增强混凝土强度,提高工程质量,有着非常重要的实际意义。本文研究一种中高速水泥
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近年随着我国对各种基础建设工程的大力投入,水泥混凝土的产量和用量越来越大,对混凝土性能的要求也越来越严格。研究发现混凝土拌和后的整体均匀性直接影响着自身强度。且宏观均匀的水泥浆在显微镜下发现存在一部分水泥颗粒团聚在一起,没有分散开,对混凝土的强度和工程耐久性产生不利的影响。因此探究提高水泥浆宏观均匀性和微观均匀性的方法,对增强混凝土强度,提高工程质量,有着非常重要的实际意义。本文研究一种中高速水泥净浆搅拌设备,旨在制备水泥团粒破碎、水泥颗粒分散均匀的理想水泥浆,后与骨料拌和,制备高性能混凝土。分别应用Fluent软件模拟搅拌设备中水泥和水固液两相流场,通过调整搅拌参数,探究影响水泥浆宏观均匀性的因素。同时应用离散单元法,使用EDEM软件模拟微观水泥团粒破碎过程,探究影响水泥团粒破碎和水泥浆微观均匀性的因素。主要工作及结论如下:(1)结合现今固液两相流搅拌研究理论和成果,以已有的中高速水泥净浆搅拌设备为原型,先后通过Solid Works软件和ANSYS Workbench Fluent模块对搅拌设备进行三维建模、区域划分、网格划分、边界条件和计算条件设置等工作,模拟搅拌设备内部水泥和水固液两相流场分布并求解计算。(2)使用控制变量法,应用Fluent软件分别对搅拌设备不同搅拌速度、不同叶片孔径、有无扰流板、不同搅拌臂长、不同压盘隔离盘轴向距离和孔开度等因素进行数值模拟,分析水泥颗粒迹线图、固含率云图,同时设置轴向和径向监测面来监测搅拌过程中水泥体积分数的变化过程,综合分析不同搅拌参数下水泥和水两相流动规律以及对水泥浆宏观均匀性的影响。结果发现:搅拌速度为800rpm,搅拌叶片孔径为15mm,搅拌设备上部设置扰流板,搅拌臂长选长臂类型,压盘隔离盘轴向距离为15mm较高时且压盘隔离盘孔开度半开,有利于搅拌设备内部水泥和水两相混合,有利于水泥浆宏观均匀性的提高。(3)应用EDEM软件模拟水泥团粒破碎过程,通过编写API文件和设置bonding接触模型,完成水泥团粒的替换和粘结,分别对搅拌设备不同转速和叶片孔径进行计算,同时引入破碎百分比参数。结果发现:相较于500rpm的搅拌速度,700rpm时水泥团粒破碎效果更好,且搅拌叶片孔径20mm较小时更有利于水泥团粒的破碎和水泥浆微观均匀性的提高。
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