2020年9月3日，一条关于 举办首届全国UHPC设计定制大赛的通知在混凝土行业内激起不小的涟漪。此次比赛要求参赛队伍按规定的尺寸与重量设计定制UHPC弹性球，在大赛现场进行“弹性”和“轻质高强”性能测试。竞赛内容包括弹性球设计定制陈述与球体外观检验、球体合规性（实物尺寸和重量）测量、弹性测试与损伤检验三个方面。大赛旨在考察参赛队伍的UHPC材料设计制备能力、结构设计能力、成型工艺和团队合作能力，同时寓教于乐，使竞赛具有趣味性和观赏性，堪称超高性能混凝土行业的一次“大练兵”。

团队合照

西部建设研究院“超韧-UHPC团队”成员在得知这一消息后，瞬间被此次比赛的技术难度和趣味性所吸引。在短暂的商讨后，研究院就确定组建了以UHPC团队为核心的参赛队伍。由于此次比赛的内容不仅涉及材料的性能，还考验球体的构造、美观程度、成型工艺以及模具制造等一系列关键技术。因此，这支包含了材料专业、结构专业和机械制造专业成员的队伍应运而生。

团队面临的首要任务，是要从UHPC球体材料性能的调控、球体构造、成型工艺的选择以及模具的制作等多个方面进行全面的分析，从这几个方向同时出击，寻找制作出轻质高强高弹的UHPC球的关键因素。

针对材料，团队确定了采用更高强度的UHPC来制备，从而保证较高弹起高度的方案；针对球体构造，团队成员一致选择了空心构造，比赛规则中规定了球体的最大重量，结合理论计算，在保证球体重量限制的前提下，若采用空心构造体系，则壳体厚度必须控制在2.5cm以内；针对成型工艺，结合研究院现有的技术基础，采用灌浆工艺最佳，需结合UHPC团队现阶段的灌浆工艺和定制研发的UHPC外加剂来实现；针对球体成型模具，为了保证球体的尺寸精度，只有采用钢模一次性成型才能达到最佳的效果。

“兵分三路”，咱们早日拿下他！

在确定了以上技术思路后，团队成员分别从材料、模具和理论计算三个方向出发进行UHPC球技术的全面攻克。经过了半个多月的理论分析和材料试验后，第1批UHPC球终于制备完成。试验当天，大家饱含信心的期待弹起高度，但事与愿违，UHPC球仅仅弹起了10cm左右，而且球体出现了明显的破损。

经过失败经验总结，团队进一步将思路确定为继续提高UHPC材料的强度和增加UHPC材料的抗裂性能。采用此方案，团队陆陆续续进行了大量的球体试验，但均以失败告终：提高球的强度，脆性会增加，抗裂抗冲击性能就会降低；抗裂抗冲击性能提升的同时，成型工艺又成为瓶颈。反复试验，总是很难找到那一个平衡点。

开裂的UHPC球

距离比赛越来越近，团队成员压力也日益剧增，因为迟迟找不出优化方案的团队氛围逐渐变得焦躁。但功夫不负有心人，经过反复琢磨，团队终于在理论分析和前期的大量试验验证的基础上，发现了导致UHPC球性能矛盾的关键因素：在早期的试验中，一直采用的是塑料内模和泡沫内模来支撑壳体实现空心结构，当球体撞击地面瞬间，内模无法支撑壳体，导致严重开裂，仅仅依靠UHPC材料本身还不足以实现抗裂性能的提升。

“球体内模发挥着关键的作用！”

团队成员终于找到了突破口！决定UHPC球弹性性能的关键不仅在于研发和制备超高弹模、超高强度和超高抗裂性能的UHPC材料，还需要保证球体落地的瞬间，球体内模能够施加一个反支撑作用，才能保证UHPC球弹起后不开裂。因此，将空心不锈钢球体作为UHPC球的内模是最优的选择。

4个昼夜的加急赶制，1批全新的UHPC球被制作出来，弹起高度也不负众望，达到了前所未有的50cm的高度，试验结果与理论分析十分吻合。辛苦了一个月的团队终于看到了胜利的曙光，但成员们也深知，这个高度距离取得好成绩还有很长的一段距离。

回弹高度变化

在接下来的一个月中，团队成员将重点放在提升UHPC材料强度和抗裂性能之上，最终采用了超微细钢纤维进行抗裂性能提升和超细砂分散超微细钢纤维的方案，制备出强度200MPa的高抗裂UHPC材料，并取得了70cm弹起高度的试验成绩。这个高度已经达到了团队成员的预期，也让团队成员们有了更足的参赛底气。

12月4日，两颗性能表现最佳的UHPC弹性球随队员们抵达南京，登上了首届全国UHPC设计大赛的舞台。两颗球在进行赛前抗摔试测时并未出现肉眼可见的裂缝，但团队成员还是将其放入蒸养箱中进行养护，持续提高强度的同时又能自愈合第一次摔落后产生的微细裂缝，这种强大的材料自愈合能力足以保证UHPC球在比赛时依旧能保持最佳状态。

最终，经过紧张激烈的角逐，研究院的UHPC球取得了弹起高度74cm且基本不开裂的好成绩，一举夺得冠军。这是对团队3个月来工作的认可，也是对研究院科研人员付出辛劳的肯定。

获奖照片

3个月，近90颗球，1个冠军，这支代表中建西部建设建材科学研究院出征的队伍在此次大赛中表现出的独特的气质是中建西部建设建材科学研究院集体智慧的集中体现，也充分展现了中建西部建设建材科学研究院在UHPC预混料和外加剂方面扎实的研发积累及出色的研发水平！