參加“第一屆全國UHPC彈性球設(shè)計(jì)制造大賽”小記
時(shí)間：2021-01-25 來源：CCPA-UHPC分會(huì) 分享：
按照大賽競(jìng)賽規(guī)則，UHPC彈力球進(jìn)行彈性測(cè)試：從兩米高的地方自由下落撞擊鋼板后測(cè)其回彈高度，并記錄球體裂縫用以評(píng)價(jià)球體的損傷程度。既要跳得高又要摔不裂，就要求UHPC材料具備很高韌性、抗壓和抗拉強(qiáng)度。
參加“第一屆全國UHPC彈性球設(shè)計(jì)制造大賽”小記
山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院 韓美玲 劉越
“一切準(zhǔn)備完畢，走起!”，隨著小趙同學(xué)一個(gè)網(wǎng)紅手勢(shì)，大家開心地一笑，近半年的辛苦終于告一段落;望著被我們當(dāng)做寶貝似的、里三層外三層包裹好兩個(gè)彈力球,想著即將驗(yàn)證成果，隊(duì)員們心中除了一絲激動(dòng)興奮外，更多的是充滿了忐忑與期盼。
回想當(dāng)初剛看到比賽通知時(shí)，同學(xué)們覺得十分的好奇，同時(shí)心中充滿了疑惑，混凝土球還能彈跳起來嗎？大家都想親自實(shí)踐一把，同學(xué)們踴躍報(bào)名組建團(tuán)隊(duì)，開始了參賽之旅。
按照大賽競(jìng)賽規(guī)則，UHPC彈力球進(jìn)行彈性測(cè)試：從兩米高的地方自由下落撞擊鋼板后測(cè)其回彈高度，并記錄球體裂縫用以評(píng)價(jià)球體的損傷程度。既要跳得高又要摔不裂，就要求UHPC材料具備很高韌性、抗壓和抗拉強(qiáng)度。配制UHPC的性能目標(biāo)：抗壓強(qiáng)度等級(jí)不低于UC150，抗拉強(qiáng)度等級(jí)不低于UT10。因此，首先從原材料選擇入手，膠凝材料采用水泥+粉煤灰+硅灰，不僅能提高混凝土的密實(shí)性，保證了達(dá)到更高強(qiáng)度，還可以降低混凝土的容重；為了提高彈力球的抗沖擊性和抗拉性，加入化學(xué)纖維增強(qiáng)增韌，纖維長度約15mm，直徑約0.20mm，摻量為2%。
骨料的選擇上，最初選用的是陶粒，在經(jīng)過多次試驗(yàn)后，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到指標(biāo)要求，但由于成型方法所限，彈力球最終確定的是實(shí)心球體，同時(shí)要求混凝土體積密度等級(jí)不高于1400kg/m3，最后選用陶粒+聚苯顆粒+玻化微珠，后兩種占比較大（這也正是彈力球回彈高度不高的原因所在）。
大賽對(duì)彈力球的直徑與圓球度做了精確要求，成球模具的選用尤為關(guān)鍵。
剛開始首先想到用籃球、足球或排球做模具，但這些球體直徑偏小或偏大，最主要是這些球體柔性有余，剛度不足，不能保證所成彈力球的圓度，不可用。最后從網(wǎng)上找到直徑為20mm半圓形鋁模，采用兩半圓球試模合成圓球體。
按照大賽競(jìng)賽規(guī)則，制作彈力球的方法有三種，我們制定了兩種方案。方案1采用內(nèi)部填充空心球體，從而增加彈力球彈性，受成型條件所限，只能是先將內(nèi)球置于半圓形鋁模中心，內(nèi)球與外球空隙人工填充UHPC材料，由于密實(shí)性差，導(dǎo)致成型好的彈性球從2000mm高度自由落體撞擊地面鋼板，球體摔裂為兩半，只能放棄。因此改用方案2采用分散填充輕物質(zhì)球體橡膠顆粒和聚合物泡沫材料成球。
拌制好UHPC材料，以保鮮膜作隔離，雙半球擠壓成型法：每個(gè)半圓形鋁模手工分層裝模，邊裝邊搗壓密實(shí)，兩半球裝滿后，再對(duì)齊擠壓扣合，用膠帶纏繞固定后放養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)24小時(shí)后拆模。
彈力球成型
成型彈力球是“純手工打造”，采用人工擠壓成型，密實(shí)性欠佳，會(huì)出現(xiàn)少部分空隙；接縫處不平整，錯(cuò)臺(tái)最高可達(dá)2mm；兩半球扣合不嚴(yán)實(shí)等，因此拆模后需進(jìn)行缺陷修補(bǔ)、擠壓縫打磨修補(bǔ)，養(yǎng)護(hù)形成強(qiáng)度后需進(jìn)行拋光、繪畫等。
缺陷修補(bǔ)
表面拋光、美化
近半年的時(shí)間，十余次的配比方案的調(diào)整，每組配比成型3個(gè)球，留置試塊測(cè)試強(qiáng)度……，一路艱辛走來，我們收獲滿滿。我們收獲的是指導(dǎo)老師不辭辛苦、加班加點(diǎn)陪著我們攻克一個(gè)個(gè)難關(guān)時(shí)的諄諄教誨；我們收獲的是隊(duì)友間為小事爭(zhēng)得面紅耳赤、小有成就時(shí)開懷歡笑的兄弟情深；我們收獲的是看到比賽現(xiàn)場(chǎng)高手對(duì)決各顯身手的大快朵頤；我們收獲的是師生的關(guān)心支持與無私相助……所有種種，終將激勵(lì)我們前行。
留作珍貴紀(jì)念
“白日不到處，青春恰自來，苔花如米小，也學(xué)牡丹開”。我們整裝待發(fā)，道阻且長，行則將至！
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