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混凝土氣泡產生的原因是什么?怎么解決呢?

混凝土表面氣泡的產生和存在,不僅影響了工程的美觀,更重要的是 它反映了該工程的質量還沒有達到 規范標準。如何消除混凝土表面氣泡 是許多技術人員和監理工作者常遇 到而又感到棘手的問題。因此,工程技術人員應引起足夠的重視。

氣泡產生的機理分析

材料方面

1.根據粒料級配密實原理,在施 工過程中.材料本身級配不合理,粗骨料偏多、大小不當,碎石中針片狀顆粒含量過多.以及生產過程中實際使用砂率比試驗室提供的砂率偏小,這樣細粒料不足以填充粗粒料空隙.導致粒料不密實.形成自由空隙,為 氣泡的產生提供了條件。

2.水泥和水用量的多少.也是氣 泡產生的重要原因。在試配混凝土 時.主要針對強度而考慮水泥用量, 如果在滿足混凝土強度的前提下,增 加水泥用量,從而減低水灰比,氣泡將大大減少(但這樣將增大工程成 本)。其原因是多余水泥漿可以填充因骨料級配不合理或者其它因素形成妁空隙.而水的減少可以使自由水形成的氣泡(混凝土中水泡蒸發后成 為氣泡)減少。

另外.在水泥用量較少的低標號混凝土拌和過程中.由于水 化反應耗費的水較少,使得薄膜結合水、自由水相對較多。從而導致水泡 形成的機率增大.這便是用水量較大、水灰比較高的混凝土易產生氣泡的原因。

3.某些混凝土外摻劑以及水泥自身的化學成份。也是導致氣泡產生的原因。因產生氣泡的機理要比物理原因復雜的多.所以,在選用外摻劑前, 應做必要的配比試驗。

工藝方面

在混凝土的拌和、灌注過程中, 容易混進空氣,混凝土拌和物中的氣泡既不能自行逸出.也不會靠自身的重量將氣泡擠出.所以振搗是混凝土密實、排除氣泡的重要手段。通過振搗使骨料顆;ハ嗫繑n緊密。將空氣帶著一部分水泥漿擠到上部,氣泡借助振動力冒出。振搗是否密實、氣泡能否排出與使用振搗器的類型、振搗方法及模板表面處理等許多因素有關。

對于不同類型的混凝土構件.要選用不同的振搗器。薄型的平面結構.如橋面鋪裝層等,一般用平板振搗器;厚型的結構.如基礎墩臺、矩形梁等用插入式振搗器:T型梁、箱梁、 工字梁的腹板可配以附著式振搗器。

振搗時間的長短與氣泡的排除有直接的關系。一般的講.振搗時間越長。力量越大,混凝土越密實。但時間過長。石子下沉、水泥漿上浮,會發生分層、泌水、離析現象,使有害氣體集中于頂部.形成“松頂”,同時對模板的強度、剛度和穩定性有更高的要求。如果時間過短,骨料顆粒還沒有靠攏緊密.不能將水和多余的空氣排出,達不到密實的目的。對于流動性較大的混凝土振動力不能過大.時間不宜過長;對于干硬性混凝土.則必須強力振搗。因此。要根據不同類型的混凝土構件。確定混凝土振搗時間的長短。振實的標志是:在振搗過程中,當混凝土無顯著下沉。不出現氣泡、表面泛漿并不產生離析。

在一定條件下。延長振搗時間, 可以提高振搗效果.但不能增加有效范圍。而有效范圍之內的氣泡才能在振搗過程中排出,所以選擇合理的振搗半徑是非常必要的。

通常情況下, 插入式振搗器的有效半徑為45~75厘米.插入間距一般控制在1500px以下.分層厚度不應大于振搗棒頭長度的0.8倍。采用平板振搗器時,混凝土表面要全部振到,同時分層厚度不應大于500px。振搗有效范圍還與混凝土的稠度有關。一般振動波隨著距離的增大而減弱.對于干硬性混凝土,振動能的衰減越大,有效振動距離越短.對于流動性大的混凝土則相反。振搗器插入的速度也影響氣泡的排出。要求是“快插慢拔”,即插入速度要快.使上下部混凝土幾乎同時受到振搗,拔出時則要慢,否則振搗棒的位置不易被混凝土填實.容易形成空隙,對于干硬性混凝土更要注意.慢拔則空隙在振搗過程中聚合填實,利于氣泡外逸。

在橋梁工程施工中,混凝土構件主要使用大型鋼板整體成型,以便于模板的立拆。但大面積整塊鋼模無接縫,不利于多余水及空氣的排出.易形成氣泡。同時為便于脫模,常在鋼模表面刷油。在混凝土振搗過程中。由于自由水往兩邊及上面走動,使得不吸水的鋼模與混凝土接觸面含水較多。同時鋼模刷油后有一定的粘滯力。使得接觸面的水不易跑動,這樣 混凝土表面形成水泡(最終形成氣泡)的機率較大。因此,鋼模面積太大和油的粘滯力對氣泡的排出是不利的。

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現澆商品混凝土結構表面氣泡初探

我國是世界最大的水泥生產國,混凝土工程量也居世界之首,近年來對于混凝土技術研究雖然發展較快,但經調查,混凝土表面的氣泡消除卻存在較少研究。目前,混凝土表面出現的氣泡,引起了建設單位、監理單位、商品混凝土供應單位以及施工單位多方的扯皮糾紛時有發生,每年發生的頻率無法統計。

在混凝土應用技術規范中規定,當混凝土含氣量每增加1%時,28天抗壓強度下隆5%。但若是加入優質的引氣劑,可以在混凝土中形成直徑20-200μm的微小氣泡,使氣泡不僅分布均勻而且密閉獨立,在混凝土施工過程中有一定的穩定性。從混凝土結構理論上來講,直徑如此小的氣泡形成的孔隙屬于毛細孔范圍或稱無害孔、少害孔,它不但不會降低強度,還會大大提高混凝土的耐久性。而當混凝土表面的氣泡大于以上標準時,對混凝土將會帶來不利影響。

現就工程中存在的質量問題進行分析。

一、商品混凝土結構氣泡產生的原因

(一)外加劑摻量

作為商品混凝土,為了保持長時間的運輸和攪拌以及砼泵送的要求,必須要添加外加劑方可施工,F在市場使用的外加劑基本上均為引氣型的減水泵送劑,這種外劑加入后,在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩定而封閉的微小氣泡。有了這些微小的氣泡,砼的保水性、和易性、可泵性等性能將會大大加強,同時對預拌混凝土的坍落度經時損失率將會大幅降低。但隨著引氣減水劑的類型和摻量的不同,所產生的氣泡的數量和大小將會隨之改變。

(二)攪拌時間

混凝土攪拌時的時間對混凝土內部產生的氣泡也會有不同的影響;炷猎跀嚢柽^程中,如果攪拌不勻,同樣的水膠比,外加劑多的地方所產生的氣泡就會多,而未拌合到外加劑的部門則會出現坍落度不均、坍損大、離析的現象。但同時,過分的攪拌混凝土又會使混凝土的攪拌的過程中所夾帶進入的空氣氣泡越來越多,從而會產生一個負面的作用。

(三)脫模劑的作用

由于有些施工單位延用了老的脫模劑的使用習慣,常常使用的是機械廠回收下來的廢機油,這種廢機油對氣泡具有極強的吸附性,混凝土內存在氣泡一經與之接觸,便會吸附在模板上而成型于混凝土結構的表面。還有一種脫模劑,即使是水性脫模劑但對混凝土產生的氣泡仍然有吸附的作用,使混凝土內的氣泡無法隨機械振搗而隨著模板的接觸面逐步上升,從而無法排出混凝土內部所產生出來的氣泡。

(四)振搗情況

由于施工中振搗的環境不一,振搗手的操作對混凝土表面出現氣泡的多少也有著根本的不同。作為混凝土結構,振搗越好混凝土的內部結構就會越密實,這要從兩個方面來解釋,一是分層振搗的高度,二是振搗的時間。從多次的試驗中可以看出,分層的高度即每次下料的高度越高,則混凝土內部的氣泡就越不容易往上排出。但振搗的時間越長(超振)或越短(欠振)以及未振搗到的地方(漏振)對混凝土的表面氣泡缺陷就會越來越多。超振會使砼內部的微小氣泡在機械作用下出現破滅重組,由小變大。欠振和漏振都會使混凝土出現不密實而導致的混凝土自然也洞或空氣型的不規則大氣泡。

(五)混凝土配合比

從混凝土配比的設計中,當采用的水灰比越大,則混凝土結構表面所產生的氣泡就會越多。這主要是因為當混凝土攪拌所用的水達到飽和后,多余的水份就會被引氣劑將水珠從混凝土中游離出來而排出并吸附于混凝土結構的表面,當混凝土的強度在增長后,多余水份就會被混凝土自身養護而吸收或隨著空氣而蒸發發。原有混凝土內部或吸附于模板表面的水珠氣泡就會自然形成。

二、產生的氣泡對混凝土結構的危害

這里所說的危害不能一概而論。實驗證明當混凝土中氣泡的粒徑在30-50nm以下時,或當混凝土的含氣量在4%以內時,這些氣泡對增加混凝土的耐久性、抗凍性、抗摻性是有極大的好處的。當混凝土中通過引所劑的作用產生了很多微小的氣泡后,會使混凝土在地振的作用下減少混凝土的脆性而增大混凝土的韌性。所以不能因為摻加了引氣劑而所產生的氣泡均歸罪與它是不公的。

(一)降低了混凝土結構的強度

由于氣泡較大,減少了混凝土的截面體積,致使混凝土內部不密實,從而影響了混凝土的強度。

(二)降低了混凝土結構的耐腐蝕性能

由于混凝土表面出現了大量的氣泡,減少了鋼筋保護層的有效厚度,加速了混凝土表面碳化的進程。

(三)嚴重的影響了混凝土的外觀。

三、混凝土表面有害氣泡的預防和整改措施

(一)從設計上控制水膠比和外加劑中氣劑的含量

在滿足施工要求坍落度的情況下,盡量減少水膠比,同時控制外加劑中引氣劑的含量不得大于規范規定的范疇。使混凝土中的含氣量:一般混凝土控制在4%以內,高柰號砼如C50-C60混凝土控制在3%以內。而水灰比越小,產生的氣泡會越少。

(二)原材料上控制引氣劑的質量和含量

尤啟。ㄒ娢恼陆Y尾)等高級工程師曾闡述,外加劑中引氣劑的質量對混凝土表面產生的氣泡有著本質的影響,俗話說治標應治本,所以對高標號、高性能混凝土我們一定要選用引氣氣泡小、分布均勻穩定的引氣型外加劑。盡量少用含松香類型的引氣劑。這類引氣劑摻入后產生的氣泡較大。

(三)從混凝土生產中解決產生氣泡的原因

如前所述,混凝土的不均勻攪拌會導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。特別強調的是:有的商品混凝土從出廠到施工現場需要很長的運輸時間,這時由于有我坍損較大,有的廠家技術員利用外加劑進行二次調配,在這種情況下一定要加強混凝土的攪拌均勻。但不是長時間的攪拌,在項翥行主編的《建筑工程常用材料試驗手冊》中有明確的規定“引氣劑減水劑混凝土,必須采用機械攪拌,攪拌的時間不宜大于5min和小于3min”。攪拌的時間越長,產生的氣泡也會越大。

(四)從施工工藝上來減少氣泡的產生

西安建筑科技大學的張潔博教授曾研究論證,從模板的脫模劑上來消除混凝土表面的氣泡會起到很好的效果。目前,在市場上已經有很多單位研制出了具有消泡化學成份的脫模劑,這種消泡型的脫模劑在使用后,當混凝土產生的氣泡與模板表面脫模劑中所含的消泡劑相遇后,消泡劑會立即破滅或由大變小,由小變微。使混凝土表面起到極其平滑致密的效果。

(五)從施工方法上來解決產生氣泡的原因

在混凝土的施工過程中,我們應注意:應分層布料,分層振搗。分層的厚度以不大于1250px為宜,否則氣泡不易從混凝土內部往上排出。同時應注重混凝土的振搗,嚴防出現混凝土的欠振、漏振和超振現象。其“三振”現象產生的不良結果在前面已經闡述,在此不再重復。

(六)采用后天補救的方法來解決已產生的表面氣泡

經實踐證明,采用與商品混凝土同品種、同標號、同水泥和粉煤灰配制后,對商品混凝土構件表面所產生的細微氣泡進行填補,會起到氣色澤一致、強度要求相當的效果。但填抹時,應在混凝土構件剛拆模時進行,這樣當填抹的水泥粉料填入混凝土表面的氣泡中時,粉料會吸入混凝土內部的多余水份或是利用給混凝土養護的水份來自身發生水化、固化反應,從而基本達到混凝土原設計的強度。對較大的缺陷的氣泡修補應采用混凝土原漿進行修補,但需經建設單位和監督部門驗收認可后方可進行。

 

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