欢迎您来到 官方网站
大赛新闻
无接缝浇筑成型制作UHPC弹性球--参加全国首届UHPC设计定制大赛有感
时间:2021-01-19    来源:CCPA-UHPC分会    分享:


无接缝浇筑成型制作UHPC弹性球

   --参加全国首届UHPC设计定制大赛有感

黄雄、姚丕强、张世杰 

天津水泥工业设计研究院有限公司
郑州市建文特材科技有限公司

接缝浇筑UHPC弹性球


刚开始看到“混凝土和UHPC”公众号发的大赛通知就被比赛趣味性所吸引,正好也想通过这次比赛检验和交流一下目前我们正在做的超高性能混凝土研究成果。



一、设计方案选择


我们采取UHPC内部填充轻质材料的方式设计制作弹性球,按要求计算球体的整体密度不超过1428kg/m3,而UHPC密度在2450kg/m3左右,故内部集中填充的轻质材料密度需要远小于1428kg/m3。我们选用的轻质材料为固体浮力补偿材料,抗压强度为10MPa,整个弹性球的计算质量在5.5kg左右。根据计算,UHPC弹性球的结构如图1所示,其外部结构为外径20cm,内径16cm的UHPC材料壳体,内部结构为直径16cm的浮力补偿材料球体。

图1 弹性球及其剖面示意图



二、水泥选择


水泥选用大型新型干法水泥厂生产的高性能硅酸盐水泥(PI型)。此外考虑到UHPC材料自收缩较大,自收缩产生的微小形变对内部轻质材料造成压应力,既破坏两种材料的结合面,又会因内部应力存在而减小弹性,故用自研的膨胀性高贝利特硫铝酸盐水泥(已在合作单位郑州建文特材科技有限公司实现工业化生产)部分替代硅酸盐水泥,其水化引起的微膨胀会补偿UHPC材料的收缩。其特点为:
1)具备普通硫铝酸盐水泥的优势,凝结快,早期强度高;
2)贝利特矿物含量较普通硫铝酸盐水泥大幅度提高,为材料后期强度稳定增长提供保障;
3)该水泥水化会引起体积微膨胀,减小收缩;
4)与硅酸盐水泥一同使用适应性好。



三、制作方法


1、准备好成型模具和浮力补偿轻质球(如图2)。

图2 成型模具和轻质球

2、将轻质球两端各拧入一根螺丝(螺丝伸入球体1cm左右),使螺丝可以搭在模具正上方,如图3-a所示。


3、按照设计配比称量原材料倒入搅拌锅拌和好待用。


4、将适量拌和好的UHPC浆体倒入下部分模具,如图3-b所示,将轻质球放置到模具的正中心,之后将模具上部分安装固定到位。


5、如图3-c所示,从模具上方的圆形孔洞中浇筑剩余的UHPC浆体,边浇筑边在振动台上震动,直至浇满磨具,然后用保鲜膜封闭孔洞。


6、在成型8h后,确保UHPC有一定的强度,轻质球不会上浮后,将螺丝从UHPC弹性球内拧出。

7、成型24h后拆模,使用蒸汽养护2d,之后在标准环境下进行养护26d。


图3  成型UHPC弹性球过程


8、将养护好的UHPC球,利用打磨机将喂料处多余的物料磨去,并适当抛光,最终得到UHPC弹性球,重量5.5kg左右,见图4所示。


图4  UHPC弹性球


四、参赛体会


我们的参赛弹性球,最终比赛弹跳高度为35cm,处于中上水平(第9名),和前几名70-80cm的高度相比还有一定差距,而且球体出现了1-2条微细裂纹,也限制了总体分数的提高。参赛之前,我们对自己的弹性球还是比较有自信的,我们不经过蒸养的试块在28天强度可以达到190MPa以上,蒸汽养护后强度可以超过220MPa。由于制作磨具的时间较长,留给制作弹性球的时间只有40多天,赛前我们只做了3个弹性球,最开始制作的一个弹性球因为内部填充的浮力材料没有固定住,出现偏心现象,试摔后高度20cm左右,出现了明显裂纹。正式的比赛用球做好后,就没有时间试摔了,直接带去南京进行比赛了。出现局部裂纹的主要原因可能是纤维的影响,如图5所示,弹性球的落点靠近球的中部,而两道微小裂纹出现在球的浇筑口部位。为了让球更密实,我们为球提供了较多的振动时间,顶部的纤维多少会下沉一些,导致该部位在承受临界应力时最先开裂。


图5  比赛后的UHPC弹性球


通过此次大赛,让我们看到了UHPC材料更多的可能性,背后体现出的是研究人员更多的创造性。每支参赛队伍都用心的准备了这次比赛,也投入了较大的热情,比赛的意义在于准备期间能不断发现自己问题并改进,比赛过程中能看到他人的优点并吸取,取人之长,补己之短,总结得失,成长成熟。


感谢此次大赛组委会、大赛评委老师、志愿者和台前幕后的工作人员!



网站版权声明:

① 凡本网注明来源: 、CCPA、CCPA各部门以及各分支机构的所有文字、图片和音视频稿件,版权均为本站独家所有,任何媒体、网站或个人在转载使用前必须经本网站同意并注明"来源:" (CCPA)"方可进行转载使用,违反者本网将依法追究其法律责任。

②本网转载并注明其他来源的稿件,是本着为读者传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。 其他媒体、网站或个人从本网转载使用的,请注明原文来源地址。如若产生纠纷,本网不承担其法律责任。

③ 如本网转载稿件涉及版权等问题,请作者一周内来电或来函联系。

返回顶部

X

您正在使用Internet Explorer浏览器


若您无法正常浏览本页面,为了得到我们网站最好的体验效果,请您更换为360、QQ、Chrome、火狐等其他浏览器.

Baidu
map