高流動コンクリートのU字型フロー試験

高流動コンクリートのU字型フロー試験

はじめに

高流動コンクリート(フレッシュコンクリート)の流動性に影響する項目として、以下の様々な要因が考えられます。

・ モルタルの物性値

・ 粗骨材の物性値、粒径分布

・ 流動障害の隙間の大きさ

・ モルタルと粗骨材の割合

など

今回は、シミュレーションによって、 U字型フロー試験のコンクリートの流動性を評価した解析事例を紹介します。

弊社独自のカスタマイズを施し、CFD(VOF)-DEMのカップリング解析を行いました。流体部分を自由表面解析( VOF法)で解くことによって、計算時間の短縮を図っています。

解析条件

解析概要

はじめにA室にコンクリートを充填させ、 B室の液面高さの時間変化(充填の早さ)を見ることで流動性を検証します。

粗骨材割合を変更することでモルタルと粗骨材の比率を調整し、流動性の変化を調査しました。

また、粗骨材割合60%のケースで、格子(流動障害)ありとなしの場合を比較しました。

粗骨材割合 粒子数 格子
ケース1 約3000 あり
ケース2 約6000 あり
ケース3 約6000 なし

 

境界条件

・A室、B室の上面は大気開放

・Y軸最大の面を対称面

・それ以外は格子を含め、滑りなし壁面

 

物性値

自由表面解析(VOF法)により、モルタルと空気の界面を解きます。

密度[kg/m3] 粘度モデル
空気 1.2 ニュートン流体
コンクリート(モルタル) 1517 Hershel-Bulkleyモデル

 

粒子設定

・粗骨材を模擬する粒子の密度:2670[kg/m3]

・初期配置:A室にランダムに配置

・粒子径分布:格子間隔(Lとする)の15~70%の粒子径

解析結果

アニメーション

モルタルと空気の界面を半透明の水色、粒子は粒子径で色付けしています。

ケース1 粗骨材割合:低、格子あり

ケース2 粗骨材割合:高、格子あり

ケース3 粗骨材割合:高、格子なし

B室の液面高さ

  • ケース1、2から、粗骨材割合が高いと、大幅に流動性が低くなる。
  • ケース2、3を比較すると、ケース2は格子によりせき止められている。

 

以上により、シミュレーションによって、粗骨材の割合や格子の有無がコンクリートの流動性へ与える影響を評価することができます。

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