基于EPS模塊墻體灌注充模過程的分析與研究

張 亮

（東北林業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150040）

隨著EPS板材的發(fā)展，其在農(nóng)業(yè)建筑中的應用越來越廣泛。EPS模塊即由可發(fā)性聚苯乙烯珠粒經(jīng)加熱發(fā)泡后，按節(jié)能標準、建筑構(gòu)造、結(jié)構(gòu)體系和施工工藝的需求，通過專用設備和模具經(jīng)加熱成型而制得的具有閉孔結(jié)構(gòu)、不同種類、不同規(guī)格、不同外觀的型材。EPS模塊可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點，進行預定結(jié)構(gòu)的搭接，目前廣泛應用于農(nóng)業(yè)建筑中，如EPS模塊混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)抗震溫室大棚等。除此之外，在一些特殊場合的公共建筑中，特別是抗震房屋中得到了廣泛應用。

圖1 EPS模塊

EPS模塊建筑墻，如圖1所示。按照要求在其內(nèi)部用大塊由混泥土和鋼筋所構(gòu)筑的墻板填補框架。不同的型材對灌注機有不同的要求，標準化難度大，灌注量不夠而不能形成滿灌，則使墻板內(nèi)形成空隙，影響墻板強度。有的由于灌注量多而溢出，污染環(huán)境，造成浪費，影響外觀。因此，灌注充模過程的研究具有重要的意義。通過對充模過程的特點與過程的分析，為灌注設備及工藝的改進和專業(yè)化提供理論依據(jù)。

1 EPS模塊建筑墻簡介

EPS模塊混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能體系，是將工廠標準化生產(chǎn)的EPS墻體空腔模塊經(jīng)積木式錯縫插接拼裝成空腔模塊墻體，在其內(nèi)按設計要求置入鋼筋、澆筑混凝土，混凝土硬化后，與模塊內(nèi)表面燕尾槽形成機械咬合，再將其內(nèi)外表面用不小于20mm厚的纖維抗裂砂漿抹面、加一層耐堿纖維網(wǎng)格布復合，按設計要求飾面，由此所構(gòu)成的保溫承重一體化的房屋建筑結(jié)構(gòu)組合。

EPS模塊用大塊的高強度墻板代替原來尺寸較小的磚頭。這樣建筑時更加快速方便，同時整個建筑的強度大大提高，也就提高了抗震強度。

2 充模過程分析

（1）充模過程。由于混凝土在流動時顯示非牛頓性，流速對摩擦梯度的變化和混合物與模壁接觸時所產(chǎn)生的壓力梯度很敏感；如果還需考慮混合物流過通道的幾何形狀，則要出現(xiàn)更多的困難，因此整個過程用數(shù)學公式描述是很困難的。

灌注充模過程中，隨著物料前緣運動性的不同，這種流動可以分為3個階段，如圖2所示：①第一階段，混凝土流前線呈圓弧形?；炷猎谧畛踝⑷腴_始的部分幾乎不存在阻力，因此前線呈現(xiàn)圓弧形。②第二階段，混凝土過度階段呈直線形狀。隨著混凝土的注入，在經(jīng)過了最初的前線圓弧形后，隨著阻力的增加，圓弧形逐漸變成直線形。③第三階段，混凝土呈直線移動。隨著混凝土注入量的增加，阻力的增加，前線呈直線移動，直至充滿模腔。

充模一般按層流規(guī)律進行。充模時間可定義為：從混合物進入墻板模具開始灌注時起到模具內(nèi)腔被充滿時為止的一段時間。

（2）充模過程分析。充模開始階段，當混凝土通過灌注機形成射流后，當流體遇到模壁阻礙擴展開來，流體的流出源的幾何點則在充模第一階段所形成半圓的中部，料流前線在整個寬度上會有一定的曲率，并且?guī)缀踉谡麄€充模過程中保持這一曲率。

3 結(jié)語

本文基于EPS模塊墻體灌注過程中充模階段的研究，充模階段分為的三個階段，并分析了每個階段形成的原因，對提高EPS模塊墻體灌注效率和灌注質(zhì)量有著重要的作用，為專用灌注設備和工藝的改進提供理論基礎。

圖2 充模階段

充模的過渡階段，由于混凝土存在一定的粘性，前線圓弧線的擴展受到模壁的阻礙，因此混凝土沿著壁面擴展開來?；炷翉牧鞒鳇c沿著徑向擴展，混凝土微元體內(nèi)產(chǎn)生切向拉伸應力，隨著壁面的阻礙，混凝土流的運動發(fā)生變化，前線的長度縮短，微元體的長度也縮短，料流逐漸接近直線形。

在充模的主階段，混合物前線幾乎呈直線形并與模壁垂直，靠模壁處則略帶圓弧狀。前線的這種形狀幾乎一直保持到模腔完全充滿。料流的前線切線方向發(fā)生了可逆的高彈性變形，前線的長度受迫段程度有所縮小。料流的圓弧形擴展時所產(chǎn)生的變形，轉(zhuǎn)變成料流的動能，因此前線的運動加快?？拷１诘牧狭饔捎谑艿郊羟袘Φ淖饔眠\動速度也加快，前線變成了直線，只有靠近模壁才發(fā)生稍微彎曲變形。

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