[发明专利]一种轻质高强UHPC球体材料制备工艺

权利要求书

1.一种轻质高强UHPC球体材料制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，

S1：配料，所述轻质高强UHPC球体选用水泥736g、硅灰212g、钢纤维160g、外加剂28g、石英砂1050g、水174g、细填料130g进行混合而成，采用电子天平进行称量，分两次提前称取好所需材料；

S2：搅拌，所述轻质高强UHPC球体采用水泥胶砂搅拌机，使用变速强制搅拌：首先中速干拌水泥和其他粉料2min，然后加入2/3水和全部减水剂，搅拌至拌合物呈面团状，然后加入剩余的水，快速搅拌2min，直至胶凝材料和外加剂充分分散并混合均匀，之后慢速搅拌，同时均匀加入纤维，全部加入纤维后慢速搅拌2min；

S3：成型，所述轻质高强UHPC球体采用振动台排除气泡，分下半球一次入模，上半球两次入模，顶盖复振一次，振动过程中采用扁钢条进行插捣；

S4：养护，所述轻质高强UHPC球体采用高温养护，静停24h后脱模，将脱模后的试件放入蒸养箱，恒温7d。

2.根据权利要求1所述的一种轻质高强UHPC球体材料制备工艺，其特征在于：所述水泥的选用上经过对比生产中常用的海螺、台泥以及少量进货的江南－小野田水泥后，选用颗粒细度合适，对超细组分控制较好的江南－小野田P·Ⅱ52.5级水泥；

所述硅灰选用武汉纽瑞琪的NR95U型；

所述钢纤维选用高强度镀铜钢纤维，钢纤维选用长度(12mm～16mm)纤维，直径(0.18mm～0.22mm)纤维，钢纤维掺加体积分数2％-4％；

所述外加剂采用苏博特生产高效聚羧酸减水剂；

所述石英砂采用细粒径石英砂0.315～0.16mm，筛分试验按TB10210-2001规定进行。

3.根据权利要求1所述的一种轻质高强UHPC球体材料制备工艺，其特征在于：所述轻质高强UHPC球体成型后进行脱模，选择了甘油作为脱模隔离剂，先撬上半模，后顶下半模的脱模。

4.根据权利要求1所述的一种轻质高强UHPC球体材料制备工艺，其特征在于：所述模具的制备包括以下步骤：

S1：壁厚初选，所述模具通过1、2号球和之后球体对比，当球壁厚度达到3.25cm时，到第三次撞击时才会产生裂缝，证明厚球壁有很好的刚性支撑，但最大的问题是超重，所以必须进行减重，壁厚2.5cm是UHPC一般容重下可以做到的最大厚度；

S2：内模选择，所述模具弹性球的设计制造从一开始就选择了轻质和中空内模的方案进行试验，UHPC球体的壁厚则选择以2.5cm为测试厚度，经过试验球3、4号采用不锈钢内模，5、6号采用泡沫内模，经过2m高处推落比较，采用泡沫内模在第一次撞击时就会产生较大裂缝，不锈钢内模则裂缝宽度小的多；

所述经过分析认为：UHPC外壳虽然可近似看成刚性体，但在与刚度更大的钢板接触时，依然会产生一定变形，内部有刚性支撑时，则可以起到一定缓冲效果；

所述经过第一阶段试验，决定采用厚度0.3mm薄壁不锈钢内模；

S3：增加钢纤维掺量，所述模具通过T/CBMF37/T/CCPA7-2018中UHPC经验配合比的运用，在较大的富裕重量的条件内，增加水泥用量，增加钢纤维体积分数到4％，来增加球体刚性满足碰撞要求。

5.根据权利要求1所述的一种轻质高强UHPC球体材料制备工艺，其特征在于：所述模具一般为获得UHPC的光洁表面选择ABS塑料模具和硅胶模具是上选，但考虑球体一次性成型及内模中空的需要，需要将球体模具分成两个部分，为保证成型气泡较少，需要配合振动台进行振捣操作，采用塑料模具采用分体并要经历强震，成型难度较大，所以最后选择钢模成型，整体模具分为上下半圆，并附加一个小顶盖。