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參加“第一屆全國UHPC彈性球設計制造大賽”小記

時間：2021-01-25 來源：CCPA-UHPC分會分享：

按照大賽競賽規則，UHPC彈力球進行彈性測試：從兩米高的地方自由下落撞擊鋼板后測其回彈高度，并記錄球體裂縫用以評價球體的損傷程度。既要跳得高又要摔不裂，就要求UHPC材料具備很高韌性、抗壓和抗拉強度。

參加“第一屆全國UHPC彈性球設計制造大賽”小記

山西職業技術學院韓美玲劉越

“一切準備完畢，走起!”，隨著小趙同學一個網紅手勢，大家開心地一笑，近半年的辛苦終于告一段落;望著被我們當做寶貝似的、里三層外三層包裹好兩個彈力球,想著即將驗證成果，隊員們心中除了一絲激動興奮外，更多的是充滿了忐忑與期盼。

回想當初剛看到比賽通知時，同學們覺得十分的好奇，同時心中充滿了疑惑，混凝土球還能彈跳起來嗎？大家都想親自實踐一把，同學們踴躍報名組建團隊，開始了參賽之旅。

一、UHPC材料配制：

按照大賽競賽規則，UHPC彈力球進行彈性測試：從兩米高的地方自由下落撞擊鋼板后測其回彈高度，并記錄球體裂縫用以評價球體的損傷程度。既要跳得高又要摔不裂，就要求UHPC材料具備很高韌性、抗壓和抗拉強度。配制UHPC的性能目標：抗壓強度等級不低于UC150，抗拉強度等級不低于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性，保證了達到更高強度，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，加入化學纖維增強增韌，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，在經過多次試驗后，混凝土抗壓強度達到指標要求，但由于成型方法所限，彈力球最終確定的是實心球體，同時要求混凝土體積密度等級不高于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）。

骨料之一-----聚苯顆粒

二、模具選用與成型方法：

大賽對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。

半圓形鋁模

按照大賽競賽規則，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，只能是先將內球置于半圓形鋁模中心，內球與外球空隙人工填充UHPC材料，由于密實性差，導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：每個半圓形鋁模手工分層裝模，邊裝邊搗壓密實，兩半球裝滿后，再對齊擠壓扣合，用膠帶纏繞固定后放養護箱養護24小時后拆模。

彈力球成型

三、球體美化：

成型彈力球是“純手工打造”，采用人工擠壓成型，密實性欠佳，會出現少部分空隙；接縫處不平整，錯臺最高可達2mm；兩半球扣合不嚴實等，因此拆模后需進行缺陷修補、擠壓縫打磨修補，養護形成強度后需進行拋光、繪畫等。

缺陷修補

表面拋光、美化

近半年的時間，十余次的配比方案的調整，每組配比成型3個球，留置試塊測試強度……，一路艱辛走來，我們收獲滿滿。我們收獲的是指導老師不辭辛苦、加班加點陪著我們攻克一個個難關時的諄諄教誨；我們收獲的是隊友間為小事爭得面紅耳赤、小有成就時開懷歡笑的兄弟情深；我們收獲的是看到比賽現場高手對決各顯身手的大快朵頤；我們收獲的是師生的關心支持與無私相助……所有種種，終將激勵我們前行。

留作珍貴紀念

“白日不到處，青春恰自來，苔花如米小，也學牡丹開”。我們整裝待發，道阻且長，行則將至！

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