淺談混凝土表面氣泡的成因與防治措施

李興景

摘要：隨著水利工程行業(yè)的繁榮發(fā)展，混凝土被大量運(yùn)用于工程中，但二襯反供位置混凝土表面出現(xiàn)氣泡的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。由于加入優(yōu)質(zhì)的引氣劑，在混凝土中形成的直徑20-200um微小氣泡就屬于無(wú)害氣泡，它不但不會(huì)降低強(qiáng)度，還會(huì)大大提高混凝土的耐久性。而當(dāng)混凝土表面的氣泡過(guò)大時(shí)，就是有害氣泡，會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生危害。本文以二襯反供混凝土澆筑為了列，混凝土表面氣泡產(chǎn)生原因提出防治措施。

關(guān)鍵字：混凝土；氣泡；預(yù)防措施

一、工程概況

本工程位于xx縣境內(nèi)，合同主體為輸水隧洞工程。輸水隧洞長(zhǎng)23471m，樁號(hào)為105+907～104+458；縱坡i=0.3815‰，成洞凈空高H=18.28m。主洞沿線(xiàn)布置了5條施工支洞，分別為1#、2#、3#、施工支洞，支洞長(zhǎng)度分別為834.98m、707.13m、410.35m、667.8m，支洞斷面均為圓拱直墻型，其中5#施工支洞成洞斷面尺寸為8.5×8.5m（寬×高）、2#施工支洞成洞斷面尺寸為9.6×8.5m（寬×高），其余施工支洞成洞斷面尺寸為10.6×7.0m（寬×高），相比較高速鐵路、公路斷面小。

二、混凝土表面氣泡的成因

1.1原材料使用不當(dāng)

1.1.1根據(jù)骨料級(jí)配密實(shí)原理，在施工過(guò)程中，如果使用材料本身級(jí)配不合理，粗骨料偏多，細(xì)骨料較少，碎石材料中針片狀顆料含量過(guò)多，以及在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際使用砂率比試驗(yàn)室提供的砂率要小，此時(shí)細(xì)粒料不足以填充粗集料之間的空隙，導(dǎo)致集料不密實(shí)，形成產(chǎn)生氣泡的自由空隙。骨料干燥在拌合過(guò)程中不斷飽和吸水產(chǎn)生氣泡。

1.1.2水泥的多少和水灰比的大小，也是導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生的重要原因。在試驗(yàn)室試配混凝土?xí)r，考慮水泥用量主要是針對(duì)強(qiáng)度而言，如果在能夠滿(mǎn)足混凝土強(qiáng)度的前提下，一定限度內(nèi)增加水泥用量，減少水的用量，氣泡會(huì)減少。但如果不減少水的用量，氣泡數(shù)量是否減少不確定，同時(shí)也增加了混凝土的粘度，影響了攪拌混凝土?xí)r產(chǎn)生氣泡的排出，而水量較多也使自由水較多易形成氣泡。在水泥用量太少的混凝土拌合物中，由于水化反應(yīng)耗費(fèi)用水較少，使得薄膜結(jié)合水、自由水相對(duì)較多，從而讓氣泡形成的幾率增大，這就是用水量較大、水灰比較高的混凝土易產(chǎn)生氣泡的原因所在。

1.1.3摻合料也會(huì)直接影響氣泡數(shù)量。當(dāng)混凝土中水泥的含量可以保證混凝土的強(qiáng)度時(shí)，用摻合料代替部分水泥，可以改善混凝土的和易性，活性料還對(duì)強(qiáng)度有一些提高，適量的摻合料能改善混凝土的和易性，形成的膠合料能填塞骨料間的空隙，減少氣泡的產(chǎn)生。但摻加過(guò)量的摻合料會(huì)導(dǎo)致混凝土的粘度增加，影響氣泡的排出，故混凝土中摻合料較多是導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生的原因。

1.2攪拌時(shí)間對(duì)混凝土含氣量的影響

混凝土攪拌時(shí)的時(shí)間不同對(duì)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的氣泡也會(huì)有不同的影響?；炷猎跀嚢柽^(guò)程中，如果攪拌不勻，同樣的水膠比，外加劑多的地方所產(chǎn)生的氣泡就會(huì)多，而未拌合到外加劑的部分則會(huì)出現(xiàn)坍落度不均，坍損大、離析的現(xiàn)象。但是混凝土罐車(chē)向洞內(nèi)運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅婊炷梁瑲饬枯^出機(jī)口含氣量增加2%到4%，從而過(guò)分的攪拌混凝土又會(huì)使混凝土在攪拌的過(guò)程中所夾帶進(jìn)入的空氣氣泡越來(lái)越多，均為有害氣泡。

1.3溫度變化的影響

混凝土受水泥水化熱作用、大氣及周?chē)鷾囟?、等因素影響而冷熱變化時(shí)，發(fā)生收縮和膨脹，能產(chǎn)生表面氣泡。溫度表面氣泡區(qū)別其它表面氣泡最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。其多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中。這種表面氣泡的產(chǎn)生通常無(wú)一定規(guī)律。

1.4施工方法不當(dāng)

在實(shí)際施工時(shí)，沒(méi)有嚴(yán)格按照《水工混凝土施工規(guī)范》，往往澆注厚度都偏高，由于氣泡行程過(guò)長(zhǎng)，即使振搗的時(shí)間達(dá)到要求，氣泡也不能完全排出，這樣也會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)表面氣泡。從多次的試驗(yàn)中可以看出，分層的高度即每次下料的高度越高，則混凝土內(nèi)部的氣泡就越不容易往上排出。但振搗出現(xiàn)超振或欠振以及漏振對(duì)混凝土的表面氣泡缺陷就會(huì)越來(lái)越多。超振會(huì)使砼內(nèi)部的微小氣泡在機(jī)械作用下出現(xiàn)破滅重組，由小變大。欠振和漏振都會(huì)使混凝土出現(xiàn)不密實(shí)而導(dǎo)致的混凝土自然孔洞或空氣型的不規(guī)則大氣泡。使用的脫模劑不合理。混凝土結(jié)構(gòu)面層的氣泡一旦接觸到粘稠的脫模劑，就很難隨著振搗而上升排出。直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)氣泡。

三.混凝土表面氣泡的防治措施

2.1配合比方面的預(yù)防措施

2.1.1盡量減小水灰比和控制外加劑中引氣劑的含量，使混凝土中的含氣量一般混凝土控制在4%以?xún)?nèi)。而水灰比越小，產(chǎn)生的氣泡會(huì)越少。

2.1.2在規(guī)范允許的條件下，盡量采用較大粒徑級(jí)配連續(xù)的骨料配制混凝土，因?yàn)樵龃蠊橇狭?，可減少用水量而使混凝土的收縮和泌水隨之減少。實(shí)踐表明，采用較大粒徑的骨料配制同樣強(qiáng)度的混凝土，在水灰比相同的條件下水泥用量可減少40kg-50kg，用水量也會(huì)相應(yīng)減少。石子規(guī)格可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、級(jí)配良好的石料最佳摻配，以減少水和水泥用量，使混凝土的收縮性和泌水性減小，同時(shí)使水泥的水化熱減少，降低混凝土的升溫。但骨料粒徑增大以后，易引起混凝土的離析。

2.1.3引氣劑的質(zhì)量對(duì)混凝土表面產(chǎn)生氣泡的影響很大。對(duì)高標(biāo)號(hào)、高性能混凝土我們一定要選用引入氣泡要小于30um、分布均勻穩(wěn)定的引氣型外加劑。

2.2混凝土攪拌方面的預(yù)防措施

嚴(yán)格控制配合比施工用水量。加強(qiáng)對(duì)動(dòng)態(tài)計(jì)量控制，使用水量盡量按照施工配合比要求。注意控制拌合時(shí)投料先后順序，外加劑應(yīng)與水混合后投入。

嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間?；炷恋牟痪鶆驍嚢钑?huì)導(dǎo)致外加劑在混凝土中的不均勻分布，從而起不到外加劑的作用。

要保證混凝土拌合物的均勻性。有的混凝土拌合物因?yàn)槟撤N原因到現(xiàn)場(chǎng)時(shí)混凝土的坍落度損失很大.這時(shí)可能會(huì)利用外加劑進(jìn)行二次調(diào)配，在這種情況下一定要加強(qiáng)對(duì)混凝土的攪拌，保證其均勻性。

2.3工藝方面的預(yù)防措施

首先，當(dāng)炎熱季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，混凝土攪拌場(chǎng)站宜對(duì)砂石骨料采取遮陽(yáng)、降溫措施；當(dāng)采用泵送混凝土施工時(shí)，混凝土的運(yùn)輸宜采用混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)，混凝土攪拌運(yùn)輸車(chē)的數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足混凝土連續(xù)澆筑的要求。

其次，泵送混凝土的鋪攤厚度不大于500mm，非泵送混凝土的鋪攤厚度不大于400mm。要嚴(yán)格控制振搗的時(shí)間，振搗要密實(shí)，做到不欠振、不過(guò)振、不漏振。需要分層次澆注時(shí)，在上層混凝土澆注前，應(yīng)充分潤(rùn)濕已澆混凝土，并且將表面清理干凈。

最后，注意振搗排氣操作，在二襯邊供位置進(jìn)行振搗時(shí)，應(yīng)通過(guò)多次提拉振搗棒拉出氣泡，加快氣泡排除速度，控制振搗時(shí)間，減少擾動(dòng)，采用質(zhì)量好的水溶性脫模劑，避免脫模劑對(duì)氣泡的粘滯作用。目前經(jīng)試驗(yàn)脫模劑加消泡劑后，可以明顯改善混凝土表面狀態(tài)，麻面消失，大氣泡減少。其次試驗(yàn)了機(jī)油加消泡劑，但效果不太理想，只是有大氣泡向小氣泡發(fā)展的趨勢(shì)?？赡芘c機(jī)油粘度大，氣泡不易排出有關(guān)。經(jīng)實(shí)踐證明表面光滑的模板產(chǎn)生的氣泡少，模板粗糙時(shí)氣泡多一些。

結(jié)束語(yǔ)

在很多全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)工程的施工中，按照以上控制措施對(duì)混凝土原材料、模板、脫模劑的選擇，混凝土粘稠度、和易性及其澆筑振搗等方面進(jìn)行了嚴(yán)格控制，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)工程的跟蹤檢查，證明有效控制了混凝土表面氣泡的大小和間距，達(dá)到了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]楊錢(qián)榮等，《高頻振搗對(duì)引氣混凝土氣泡特征參數(shù)的影響》.

[2]《遼西北供水工程隧道襯砌耐久性混凝土配合比設(shè)計(jì)與早期裂縫控制技術(shù)研究報(bào)告》.