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混凝土产生气泡的原因分析及处理方法

混凝土产生气泡的原因及处理

混凝土表面气泡的产生和存在,不仅影响了工程的美观,更重要的是它反映了该工程的质量还没有达到规范标准。如何消除混凝土表面气泡是许多技术人员和监理工作者常遇到而又感到棘手的问题。因此,工程技术人员应引起足够的重视。

气泡产生的机理分析

材料方面

1.根据粒料级配密实原理,在施工过程中.材料本身级配不合理,粗骨料偏多、大小不当,碎石中针片状颗粒含量过多.以及生产过程中实际使用砂率比试验室提供的砂率偏小,这样细粒料不足以填充粗粒料空隙.导致粒料不密实.形成自由空隙,为气泡的产生提供了条件。

2.水泥和水用量的多少.也是气泡产生的重要原因。在试配混凝土时.主要针对强度而考虑水泥用量,如果在满足混凝土强度的前提下,增加水泥用量,从而减低水灰比,气泡将大大减少(但这样将增大工程成本)。其原因是多余水泥浆可以填充因骨料级配不合理或者其它因素形成妁空隙.而水的减少可以使自由水形成的气泡(混凝土中水泡蒸发后成为气泡)减少。

另外.在水泥用量较少的低标号混凝土拌和过程中.由于水化反应耗费的水较少,使得薄膜结合水、自由水相对较多。从而导致水泡形成的机率增大.这便是用水量较大、水灰比较高的混凝土易产生气泡的原因。

3.某些混凝土外掺剂以及水泥自身的化学成份。也是导致气泡产生的原因。因产生气泡的机理要比物理原因复杂的多.所以,在选用外掺剂前,应做必要的配比试验。

工艺方面

在混凝土的拌和、灌注过程中,容易混进空气,混凝土拌和物中的气泡既不能自行逸出.也不会靠自身的重量将气泡挤出.所以振捣是混凝土密实、排除气泡的重要手段。通过振捣使骨料颗粒互相靠拢紧密。将空气带着一部分水泥浆挤到上部,气泡借助振动力冒出。振捣是否密实、气泡能否排出与使用振捣器的类型、振捣方法及模板表面处理等许多因素有关。

对于不同类型的混凝土构件.要选用不同的振捣器。薄型的平面结构.如桥面铺装层等,一般用平板振捣器;厚型的结构.如基础墩台、矩形梁等用插入式振捣器:T型梁、箱梁、工字梁的腹板可配以附着式振捣器。

振捣时间的长短与气泡的排除有直接的关系。一般的讲.振捣时间越长。力量越大,混凝土越密实。但时间过长。石子下沉、水泥浆上浮,会发生分层、泌水、离析现象,使有害气体集中于顶部.形成“松顶”,同时对模板的强度、刚度和稳定性有更高的要求。如果时间过短,骨料颗粒还没有靠拢紧密.不能将水和多余的空气排出,达不到密实的目的。对于流动性较大的混凝土振动力不能过大.时间不宜过长;对于干硬性混凝土.则必须强力振捣。因此。要根据不同类型的混凝土构件。确定混凝土振捣时间的长短。振实的标志是:在振捣过程中,当混凝土无显著下沉。不出现气泡、表面泛浆并不产生离析。

在一定条件下。延长振捣时间,可以提高振捣效果.但不能增加有效范围。而有效范围之内的气泡才能在振捣过程中排出,所以选择合理的振捣半径是非常必要的。

通常情况下,插入式振捣器的有效半径为45~75厘米.插入间距一般控制在60cm以下.分层厚度不应大于振捣棒头长度的0.8倍。采用平板振捣器时,混凝土表面要全部振到,同时分层厚度不应大于20cm。振捣有效范围还与混凝土的稠度有关。一般振动波随着距离的增大而减弱.对于干硬性混凝土,振动能的衰减越大,有效振动距离越短.对于流动性大的混凝土则相反。振捣器插入的速度也影响气泡的排出。要求是“快插慢拔”,即插入速度要快.使上下部混凝土几乎同时受到振捣,拔出时则要慢,否则振捣棒的位置不易被混凝土填实.容易形成空隙,对于干硬性混凝土更要注意.慢拔则空隙在振捣过程中聚合填实,利于气泡外逸。

在桥梁工程施工中,混凝土构件主要使用大型钢板整体成型,以便于模板的立拆。但大面积整块钢模无

接缝,不利于多余水及空气的排出.易形成气泡。同时为便于脱模,常在钢模表面刷油。在混凝土振捣过程中。由于自由水往两边及上面走动,使得不吸水的钢模与混凝土接触面含水较多。同时钢模刷油后有一定的粘滞力。使得接触面的水不易跑动,这样混凝土表面形成水泡(最终形成气泡)的机率较大。因此,钢模面积太大和油的粘滞力对气泡的排出是不利的。

现浇商品混凝土结构表面气泡初探

我国是世界最大的水泥生产国,混凝土工程量也居世界之首,近年来对于混凝土技术研究虽然发展较快,但经调查,混凝土表面的气泡消除却存在较少研究。目前,混凝土表面出现的气泡,引起了建设单位、监理单位、商品混凝土供应单位以及施工单位多方的扯皮纠纷时有发生,每年发生的频率无法统计。

在混凝土应用技术规范中规定,当混凝土含气量每增加1%时,28天抗压强度下隆5%。但若是加入优质的引气剂,可以在混凝土中形成直径20-200μm的微小气泡,使气泡不仅分布均匀而且密闭独立,在混凝土施工过程中有一定的稳定性。从混凝土结构理论上来讲,直径如此小的气泡形成的孔隙属于毛细孔范围或称无害孔、少害孔,它不但不会降低强度,还会大大提高混凝土的耐久性。而当混凝土表面的气泡大于以上标准时,对混凝土将会带来不利影响。

现就工程中存在的质量问题进行分析。

一、商品混凝土结构气泡产生的原因

(一)外加剂掺量

作为商品混凝土,为了保持长时间的运输和搅拌以及砼泵送的要求,必须要添加外加剂方可施工。现在市场使用的外加剂基本上均为引气型的减水泵送剂,这种外剂加入后,在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡。有了这些微小的气泡,砼的保水性、和易性、可泵性等性能将会大大加强,同时对预拌混凝土的坍落度经时损失率将会大幅降低。但随着引气减水剂的类型和掺量的不同,所产生的气泡的数量和大小将会随之改变。

(二)搅拌时间

混凝土搅拌时的时间对混凝土内部产生的气泡也会有不同的影响。混凝土在搅拌过程中,如果搅拌不匀,同样的水胶比,外加剂多的地方所产生的气泡就会多,而未拌合到外加剂的部门则会出现坍落度不均、坍损大、离析的现象。但同时,过分的搅拌混凝土又会使混凝土的搅拌的过程中所夹带进入的空气气泡越来越多,从而会产生一个负面的作用。

(三)脱模剂的作用

由于有些施工单位延用了老的脱模剂的使用习惯,常常使用的是机械厂回收下来的废机油,这种废机油对气泡具有极强的吸附性,混凝土内存在气泡一经与之接触,便会吸附在模板上而成型于混凝土结构的表面。还有一种脱模剂,即使是水性脱模剂但对混凝土产生的气泡仍然有吸附的作用,使混凝土内的气泡无法随机械振捣而随着模板的接触面逐步上升,从而无法排出混凝土内部所产生出来的气泡。

(四)振捣情况

由于施工中振捣的环境不一,振捣手的操作对混凝土表面出现气泡的多少也有着根本的不同。作为混凝土结构,振捣越好混凝土的内部结构就会越密实,这要从两个方面来解释,一是分层振捣的高度,二是振捣的时间。从多次的试验中可以看出,分层的高度即每次下料的高度越高,则混凝土内部的气泡就越不容易往上排出。但振捣的时间越长(超振)或越短(欠振)以及未振捣到的地方(漏振)对混凝土的表面气泡缺陷就会越来越多。超振会使砼内部的微小气泡在机械作用下出现破灭重组,由小变大。欠振和漏振都会使混凝土出现不密实而导致的混凝土自然也洞或空气型的不规则大气泡。

(五)混凝土配合比

从混凝土配比的设计中,当采用的水灰比越大,则混凝土结构表面所产生的气泡就会越多。这主要是因为当混凝土搅拌所用的水达到饱和后,多余的水份就会被引气剂将水珠从混凝土中游离出来而排出并吸附于混凝土结构的表面,当混凝土的强度在增长后,多余水份就会被混凝土自身养护而吸收或随着空气而蒸发发。原有混凝土内部或吸附于模板表面的水珠气泡就会自然形成。

二、产生的气泡对混凝土结构的危害

这里所说的危害不能一概而论。实验证明当混凝土中气泡的粒径在30-50nm以下时,或当混凝土的含气量在4%以内时,这些气泡对增加混凝土的耐久性、抗冻性、抗掺性是有极大的好处的。当混凝土中通过引所

剂的作用产生了很多微小的气泡后,会使混凝土在地振的作用下减少混凝土的脆性而增大混凝土的韧性。所以不能因为掺加了引气剂而所产生的气泡均归罪与它是不公的。

(一)降低了混凝土结构的强度

由于气泡较大,减少了混凝土的截面体积,致使混凝土内部不密实,从而影响了混凝土的强度。

(二)降低了混凝土结构的耐腐蚀性能

由于混凝土表面出现了大量的气泡,减少了钢筋保护层的有效厚度,加速了混凝土表面碳化的进程。(三)严重的影响了混凝土的外观。

三、混凝土表面有害气泡的预防和整改措施

(一)从设计上控制水胶比和外加剂中气剂的含量

在满足施工要求坍落度的情况下,尽量减少水胶比,同时控制外加剂中引气剂的含量不得大于规范规定的范畴。使混凝土中的含气量:一般混凝土控制在4%以内,高柰号砼如C50-C60混凝土控制在3%以内。而水灰比越小,产生的气泡会越少。

(二)原材料上控制引气剂的质量和含量

尤启俊(见文章结尾)等高级工程师曾阐述,外加剂中引气剂的质量对混凝土表面产生的气泡有着本质的影响,俗话说治标应治本,所以对高标号、高性能混凝土我们一定要选用引气气泡小、分布均匀稳定的引气型外加剂。尽量少用含松香类型的引气剂。这类引气剂掺入后产生的气泡较大。

(三)从混凝土生产中解决产生气泡的原因

如前所述,混凝土的不均匀搅拌会导致外加剂在混凝土中的不均匀分布,从而起不到外加剂的作用。特别强调的是:有的商品混凝土从出厂到施工现场需要很长的运输时间,这时由于有我坍损较大,有的厂家技术员利用外加剂进行二次调配,在这种情况下一定要加强混凝土的搅拌均匀。但不是长时间的搅拌,在项翥行主编的《建筑工程常用材料试验手册》中有明确的规定“引气剂减水剂混凝土,必须采用机械搅拌,搅拌的时间不宜大于5min和小于3min”。搅拌的时间越长,产生的气泡也会越大。

(四)从施工工艺上来减少气泡的产生

西安建筑科技大学的张洁博教授曾研究论证,从模板的脱模剂上来消除混凝土表面的气泡会起到很好的效果。目前,在市场上已经有很多单位研制出了具有消泡化学成份的脱模剂,这种消泡型的脱模剂在使用后,当混凝土产生的气泡与模板表面脱模剂中所含的消泡剂相遇后,消泡剂会立即破灭或由大变小,由小变微。使混凝土表面起到极其平滑致密的效果。

(五)从施工方法上来解决产生气泡的原因

在混凝土的施工过程中,我们应注意:应分层布料,分层振捣。分层的厚度以不大于50cm为宜,否则气泡不易从混凝土内部往上排出。同时应注重混凝土的振捣,严防出现混凝土的欠振、漏振和超振现象。其“三振”现象产生的不良结果在前面已经阐述,在此不再重复。

(六)采用后天补救的方法来解决已产生的表面气泡

经实践证明,采用与商品混凝土同品种、同标号、同水泥和粉煤灰配制后,对商品混凝土构件表面所产生的细微气泡进行填补,会起到气色泽一致、强度要求相当的效果。但填抹时,应在混凝土构件刚拆模时进行,这样当填抹的水泥粉料填入混凝土表面的气泡中时,粉料会吸入混凝土内部的多余水份或是利用给混凝土养护的水份来自身发生水化、固化反应,从而基本达到混凝土原设计的强度。对较大的缺陷的气泡修补应采用混凝土原浆进行修补,但需经建设单位和监督部门验收认可后方可进行。

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