消泡器对超高性能混凝土气泡参数与强度的影响

近年来，以高强度、高耐久性为主要特征的超高性能混凝土( ultra-high performance concrete,UHPC)受到国内外普遍关注，并且已经在桥梁、高铁、核电等领域得到部分工程应用"。在超高性能混凝土的制备过程中，由于浆体黏度较大，搅拌后会引入并形成大量气泡，从而影响混凝土强度发展

2。相关研究表明[35]，通过引入某些活性物质占据气泡表面液膜位置，可以降低液膜的强度从而破坏气泡的稳定性，导致气泡在搅拌过程中破裂或合并，这便是消泡器的作用机理。郭京东[6]研究了消泡器对普通混凝土抗压强度发展的影响，发现消泡器的掺入能降低新拌混凝土中的气泡含量，提高硬化混凝土的强度;并且随着消泡器掺量的提高，混凝土强度会出现先增大后减小的趋势;同时，对于每种消泡器存在--个消泡和提高强度效果最佳的掺量范围'。国外相关研究表明[89]:不同种类消泡器对高性能自密实混凝土气泡含量和气泡尺寸的影响不同，降低气泡含量最有效的消泡器为烷氧基脂肪醇型消泡器，效果较差的为多元醇类消泡器;而且消泡效果与提高强度效果不完全对等。因此，本文试验研究了掺0. 5%~4. 0%的两类消泡器(AFA1和AFA2)对超高性能混凝土中气泡含量、气泡平均尺寸和硬化混凝土强度的影响规律，并分析气泡参数与强度之间的对应关系，为进一步提高UHPC的力学性能提供基础数据。1原材料与实验方案1.1原材料.本研究采用425强度等级的普通硅酸盐水泥，表观密度为3.15 g/m*、比表面积为350 m2 /kg. .以非晶态二氧化硅为主要组成的硅灰是制备高强与超高性能混凝土的常用矿物掺合料，使混凝土具有火山灰活性效应及物理填充效应。本研究采用硅灰的粒径范围在0.1~1 0 μm之间，比表面积为17. 3 m2/g、火山灰活性指数为108%。水泥和硅灰的化学成分重量含量如表1所示。集料采用.粒径为0.109 ~0. 212 mm和0.212 ~0. 380 mm的两种石英砂，其颗粒级配如表2所示。减水器采用哈尔滨某公司产聚羧酸高性能减水器，减水率为35%左右，含固量为40%。采用的两种消泡器:消泡器1(AFA 1)为.出产的AFK-2消泡器，呈无色透明液体;消泡器2(AFA 2)凤谷的有机硅消泡器。

1. 2实验方案

在前期大量试验研究基础上，共设计了如表3所示的17组UHPC配合比，为了便于测试气泡参数，将钢纤维去除只研究UHPC基体部分。所有配合比的水胶比固定为0.19 不变，减水器掺量均为胶凝材料质量的2 5%。两种消泡器AFA 1和AFA 2的掺量在0.5%o~4 0%之间变化。对于每个配合比的拌和物，采用砂浆含气量测定仪测试其含气量，并成型40 mm x40 mm x160 mm的试件用于抗压和抗折强度测试。为了测试硬化混凝土中的气泡含量及气泡尺寸分布，对选取的试件依次切割、粗磨、细磨以及超声波清洗处理，并采用Olympus DSX500超景深显微镜拍照。最后，利用图像处理软件Image pro plus统计分析试件面的气泡特征。