歡迎您來到中國混凝土與水泥制品協(xié)會官方網(wǎng)站
協(xié)會動態(tài)
UHPC彈性球大賽——享受過程,志在參與
時間:2021-02-05    來源:CCPA-UHPC分會    分享:
參加完UHPC分會組織的“全國首屆UHPC設計定制大賽”快一個月的時間了,突然收到分會約稿,頗有些意外兼惶恐。意外在于,作為本次比賽的“孫山之后”,受到約稿深感榮幸;惶恐在于,似乎沒有太多有價值的東西和大家分享,尤其是拜讀了幾篇推文后。故笑語:需飲三大碗——壯膽!

UHPC彈性球大賽——享受過程,志在參與


廣州朋悅建材科技發(fā)展有限公司

重慶云天化天聚新材料有限公司



 

參加完UHPC分會組織的“全國首屆UHPC設計定制大賽”快一個月的時間了,突然收到分會約稿,頗有些意外兼惶恐。意外在于,作為本次比賽的“孫山之后”,受到約稿深感榮幸;惶恐在于,似乎沒有太多有價值的東西和大家分享,尤其是拜讀了幾篇推文后。故笑語:需飲三大碗——壯膽!


大賽消息是從趙筠秘書長的朋友圈中得知。第一感覺是一笑過之!原因有二:一是對自己的UHPC質(zhì)量沒有足夠的信心;二是該比賽是一個多學科的綜合,包括材料、力學設計、制作及養(yǎng)護制度的設計等等,本“小作坊”條件似不具備。不過,沉迷于UHPC的我,還是偷偷的把大賽通知收藏了!直至看到同行的試驗視頻,才下決心報名!


鑒于“UHPC”的優(yōu)質(zhì)有機纖維大都依賴進口且價格高昂的情況,結(jié)合正在檢驗測試的“重慶云天化天聚新材料有限公司”生產(chǎn)的“聚甲醛POM纖維”的抗壓抗拉性能,決定依托“云天化”的纖維研發(fā)和設計優(yōu)勢,聯(lián)合組隊參賽,以向同行展示國產(chǎn)纖維的品質(zhì)。


工科生的職業(yè)習慣:先理論算算!馬上借來《彈性力學》,翻了兩頁,直接崩潰,貌似需要再回學校讀兩年,這肯定就錯過了此次比賽的時間。只能采用“試錯法”,用試驗來檢驗,當然這也是需要基礎計算和設計的。



一、內(nèi)腔直徑計算


依據(jù)不同纖維組合所產(chǎn)生的UHPC密度的不同,經(jīng)計算,內(nèi)腔直徑在?140-150mm之間時,彈性球的質(zhì)量和外徑才能滿足比賽要求。



二、材料纖維組合設計及抗壓抗拉數(shù)據(jù)


設計三種纖維組合并進行抗壓抗拉檢測(蒸養(yǎng)),結(jié)果如下:

1. UHPC+POM纖維(體積摻量1.5%,8mm:12mm=1:2),編號1系列——抗壓:136MPa;抗拉:9.5 MPa。

2. UHPC+鍍銅端勾鋼纖維(體積摻量2.8%),編號2系列——抗壓:167MPa;抗拉:11.9MPa


3. UHPC+POM+鍍銅端勾鋼纖維(體積摻量3.0%,POM:鋼纖維=1:1),編號3系列——抗壓:152MPa;抗拉:10.7 MPa。


耐沖擊能力則要通過試驗后的裂紋狀態(tài)來判斷。



三、內(nèi)腔填充物的選擇


為最大限度的應用UHPC,內(nèi)腔填充物選擇了亞克力空心球和聚苯乙烯泡沫塑料實心球。


四、模具選擇


考慮到外觀要求,選擇了硅膠模具外裹石膏加固,見圖1。


圖1 制球用模具



五、制作方法


灌注,抽真空。
依據(jù)以上設想,共制作了12個球進行試驗。期間,有不少調(diào)整的地方。調(diào)整及試驗情況大體如下:


1. 內(nèi)腔填充物,摒棄了亞克力空心球。原因是試摔中,裂紋明顯大于聚苯乙烯泡沫球。有可能是因為亞克力屬于相對脆性材料,在受沖擊時緩沖作用不明顯,容易產(chǎn)生裂紋;而聚苯乙烯具有一定的抗沖擊能力并能夠較好地緩沖沖擊力。


2. 灌注和抽真空基本無法實現(xiàn)。由于纖維長度較長,模具方面過度考慮外表而刻意縮小灌漿口的尺寸,致使料漿很難流入模具內(nèi)部,抽真空則由于料漿粘稠,基本不起作用。后改為分邊澆注再合模的辦法。為使分縫處纖維分布基本一致,進行了如下處理:(見圖2)
  • 漿體流動度控制在基本可抹不流掛的程度;

  • 先將一半球填充適量漿體,將內(nèi)填球體壓入并固定;

  • 在內(nèi)填充球上半部抹一層漿體,將另一半(已經(jīng)澆注適量漿體)合模,并振動;

  • 通過澆注口填充漿體壓實球體。


圖2 澆注成型示意


     3. 制作中發(fā)現(xiàn)硅膠模存在不少問題,如鋼纖維會刺穿硅膠模,合??p大,容易變形等。因制作時間緊,未能徹底更正,所以賽球外觀上存有不少瑕疵。


4. 內(nèi)模固定。試驗中發(fā)現(xiàn)同條件兩個球的裂紋發(fā)展相差較大。通過在裂紋最大處切開發(fā)現(xiàn),內(nèi)填泡沫球偏心會造成UHPC球壁厚度不勻,若沖擊點剛好位于相對薄的地方,則很容易造成開裂。隨后改進了固定方案,使內(nèi)填球位于中心位置,解決了此問題。


5. 試摔試驗表明,三種纖維組合均可達到預設目標,但彈跳高度基本在250-350mm之間。至于彈跳高度,編號1最高,編號2次之,編號3最低;關于開裂程度,編號3最小,編號2次之,編號1最大,但均能滿足比賽要求。


編號為1的純POM纖維球撞擊試驗視頻(見微信文章


圖3 第一次撞擊后的外觀照片

第二次撞擊視頻(見微信文章)


圖4 第二次撞擊后的


圖5 切開后的斷面照片


實際參賽球采用了編號2的纖維方案。主要原因是由于制作過程的曲折,直接影響了養(yǎng)護時間。參賽球從制作到比賽,實際時間只有5天。實際賽績?yōu)樘?50mm, 總分61.3,和預想結(jié)果基本一致。



下一屆參賽擬改進之處:


1. 模具。可采用硬模或者直接選擇鋼模,以達到變形小及模線小的目的;

2. 采用不同的養(yǎng)護制度,如溫度、時間等,總結(jié)摸索UHPC耐沖擊的養(yǎng)護制度;

3. 通過不同水膠比和灌注和合模工藝對比,摸索出外形質(zhì)量最佳的制作方案;



 

最后,希望協(xié)會繼續(xù)把此賽事一直辦下去,使之成為UHPC行業(yè)同仁及愛好者的一個集比賽、交流和提高的盛會!


中國混凝土與水泥制品協(xié)會網(wǎng)站版權(quán)聲明:

① 凡本網(wǎng)注明來源:中國混凝土與水泥制品協(xié)會、CCPA、CCPA各部門以及各分支機構(gòu)的所有文字、圖片和音視頻稿件,版權(quán)均為本站獨家所有,任何媒體、網(wǎng)站或個人在轉(zhuǎn)載使用前必須經(jīng)本網(wǎng)站同意并注明"來源:"中國混凝土與水泥制品協(xié)會(CCPA)"方可進行轉(zhuǎn)載使用,違反者本網(wǎng)將依法追究其法律責任。

②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明其他來源的稿件,是本著為讀者傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其內(nèi)容的真實性。 其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載使用的,請注明原文來源地址。如若產(chǎn)生糾紛,本網(wǎng)不承擔其法律責任。

③ 如本網(wǎng)轉(zhuǎn)載稿件涉及版權(quán)等問題,請作者一周內(nèi)來電或來函聯(lián)系。

您可能感興趣的文章
更多>>

返回頂部

X

您正在使用Internet Explorer瀏覽器


若您無法正常瀏覽本頁面,為了得到我們網(wǎng)站最好的體驗效果,請您更換為360、QQ、Chrome、火狐等其他瀏覽器.