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止于至善

有混凝土的地方,就会有我

 
 
 

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学校外硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员,中国土木工程学会混凝土耐久性专业委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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混凝土结构内气泡原因分析及排除方法  

2016-12-18 07:55:56|  分类: 混凝土质量控制 |  标签: |举报 |字号 订阅

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在建筑施工中,常常会产生混凝土结构内出现气泡的问题,其不仅仅影响了工程的美观,还会给工程质量带来某些问题,严重的甚至可能引发建筑安全。因此,对于建筑混凝土结构内气泡这种影响建筑安全的问题是当前必须解决的。本文将首先对混凝土结构内气泡产生的原因进行分析,并通过分析提出相应的解决方案,并提出一些建议,希望通过此次对混凝土结构内产生气泡的研究能够给建筑施工人员和技术人员们带来一些启发。
     随着现代建筑施工工程的进步,混凝土施工引来了新的工艺和技术。新技术新工艺的快速发展,使得混凝土表面的装饰效果要求越来越高。但在新工艺和新技术快速发展的前提下,对于消除混凝土表面气泡的研究趋势却相对来说比较慢,还没有形成极大的重视。气泡的形成主要是属于一种物理原因,同时也存在着施工操作中的影响。在混凝土施工过程中,由于受到了配合比、原材料、施工工艺和脱模剂等因素的影响,混凝土表面乃至结构内都可能会出现蜂窝麻面和结构内气泡,这已经成为了一种常见的困扰着建筑施工的重要难题,其不但影响了建筑混凝土面的表现效果和美观,而且还会在一定程度上危及到建筑质量安全。对于混凝土表面形成气泡麻面的问题,还能够采用派施工人员进行修补,但如果结构内出现气泡则就不是那么简单了。但气泡也分为优劣之分,即“无害气泡”和“有害气泡”,大体上来说,在混凝土中形成的微小气泡属于“无害气泡”。从混凝土结构理论上来说,这种气泡不但不会降低混凝土的强度,同时它还有助于提高混凝土的耐久性。但如果在混凝土中所形成的气泡过大,那么则可以定性为“有害气泡”,有害气泡属于破坏了建筑结构的范畴,甚至会导致整个建筑的安全事故,造成不可挽回的严重后果。
一、混凝土产生气泡的原因
1、骨料大小不合理,级配不合理
    前面提到了,混凝土气泡的形成的主要是属于物理原因,其根据集料级配密实远离来看,如果在施工过程中材料本身级配不合理,以及粗集料偏多骨料大小不当,石料中的针片状颗粒含量过多。同时在生产过程中实际使用的砂率比实验室提供的砂率要少,使得其细料不能够填充粗集料之间的空隙,则可以导致集料的不密实,产生空隙,这样就会为气泡的产生提供了先决的条件。
2、水泥的用水量较大,混凝土的水灰比较高
    在水泥的拌合过程中,如果水泥和水之间的比例不合理,也会产生气泡,其是混凝土气泡产生的又一个原因。在进行试配混凝土时,所考虑水泥的用量主要是针对其强度,所以水泥的用量一般不敢增加,如果在满足混凝土的强度的前提之下,进行增加水泥的用量,那么混凝土的气泡会有所减少,不过这样做会增加水泥的用量,使得施工成本相应的增加。在用水量较大的混凝土拌和过程之中,因为水和水泥的水化反应消耗部分用水量较为小,则使得自由水、薄膜结合水相对较多,从而增大了水泡的形成机率。所以,水灰比较高,用水量较大的混凝土产生气泡的可能性较高。因此,在进行水泥拌和的过程中,应该严格的控制入模时的坍落度 。
3、外加剂和水泥自身的化学成分的因素
    在导致混凝土产生气泡的原因中,混凝土的外加剂和水泥自身的化学成分也占据了一部分的产生原因。虽然由于化学成分产生气泡的机率比物理原因小得多,但其还是存在着不容忽视的因素。商品混凝土一般需要长时间的运输才能到达施工现场,其为了满足长时间的运输、搅拌、泵送、振捣的要求,所以必须在其中添加外加剂。外加剂有很多种,目前市场上主要使用的外加剂大多是引气型的减水泵送剂,其加入到商品混凝土之中后,可以使得混凝土在搅拌中引入大量的、均匀、稳定而封闭的、微小的气泡,大大改善混凝土的粘聚性和保水性,减少混凝土泌水和离析,提高混凝土的流动性,并能使混凝土的坍落度损失率大幅降低,更加有利于混凝土的浇筑施工。引气剂还能提高混凝土的抗冻性和抗渗性,但会降低混凝土的强度。常用的引气剂有松香热聚合物、松香皂、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸和乙基多羟硅油。
   引气型减水剂的种类和掺量的不同,所产生的气泡的大小和数量也将会不同。当加入松香类引气剂时,所产生的气泡会比其它类型的外加剂要稍微的多一点。
4、搅拌时间对混凝土气泡产生的影响
   在混凝土的搅拌过程中,如果不进行均匀的搅拌,外加剂多的部位所产生的气泡就会多一些。没有拌和到外加剂的不就就会出现坍落度损失较大、坍落度不均匀、离析等现象。但如果为了搅拌得均匀彻底,采用过度的搅拌时间,则又会使得混凝土中所形成的气泡越来越多。从而产生反效果,极大程度的影响了建筑外表的美观,以及建筑安全。
5、施工中振捣手的不规范操作所形成的混凝土气泡
    混凝土在施工中要经过一个重要的环节,这个环节就是振捣。振捣需要振捣手的操作,良好的振捣可以使得混凝土的结构更密实。振捣操作的要领主要包含对分层振捣的高度和振捣的时间的良好掌握,分层高度越高,则混凝土内部的气泡就越不容易排出。但振捣的时间如果过于长或者过于短,那么混凝土表面的气泡缺陷就会越来越多。振捣时间过长,会使得混凝土内部的微小气泡在机械作用下出现严重的破灭重组,使得混凝土出现不密实而导致的自然孔洞的形成,或是产生出不规则的较大气泡。对于流动性较大的混凝土,振捣时的震动力不宜过大,时间不宜过长。但对于干硬性的混凝土,必须适当加强震动力和延长震动的时间。当混凝土停止下沉并且表面不在出现气泡时,则表示振实,那么方可停止振捣。  
6、混凝土的配比设计不合理
    在施工前的混凝土配比设计时,当所用的水胶比越大时,混凝土的结构表面就会产生越多的气泡。其是因为混凝土在配比时其中的水达到了饱和状态之后,多出的水会从混凝土中排出、并且会吸附在混凝土的结构表面,被混凝土的自身养护面吸收,并进入混凝土的表层,其后随着表层被吸收的水分被空气蒸发,而形成了气泡。
7、使用的脱模剂不合理
   有些施工单位在施工中选用了油性脱模剂,这种油性脱模剂对气泡具有极大的吸附性,混凝土中的气泡一旦和其解除,便会被吸附在模板上,从而成型于混凝土结构的表面。混凝土结构面层的气泡一旦接触到粘稠性脱模剂,那么就很难随着振捣作业时上升排出,直接导致混凝土结构表面出现气泡。即使是水性的脱模剂,其对于混凝土内所产生的气泡同样有吸附性,使得在振捣作业时不能被全部振捣排出。所以使用同一混凝土却采用不同的脱模剂,起产生的效果则会不同。
二、气泡对混凝土结构的危害和益处
    虽说混凝土所产生的气泡也有起到正面效果的“无害气泡”,但“有害气泡”对混凝土结构所产生的危害也不容忽视。混凝土中的有害气泡可以降低混凝土结构的强度,因为气泡较大,其减少了混凝土的断面体积,致使混凝土的内部不密实,所以就影响和降低了混凝土结构的强度。而且气泡还会降低混凝土结构的耐腐蚀性,因为其使得混凝土的表面形成了大量的气泡减少了对钢筋的有效厚度的保护层,加速了混凝土的碳化,从而影响混凝土结构的强度和安全性。
   其次是比较次要的危害,即影响了混凝土表面的外观,不过大多数的建筑在其完工之后,其混凝土的裸面不会显露出来的,所以这个危害可以忽略不计。经过实验,当混凝土中的气泡的颗粒径在30-50mm以内时,或者混凝土的含气量在4%以内时,所形成的这些气泡不但不会对混凝土产出危害,反之还会增加混凝土的抗冻性、耐久性和抗掺性。当在混凝土中掺入了引气剂并产生许多微小的气泡后,其会使得混凝土在地振的作用之下,起到减少混凝土的脆性并增加其韧性。
三、对于混凝土结构内的有害气泡的预防和改进措施
1、对材料进行严格的把关
    要对材料进行把关,控制骨料的大小和针片状颗粒的含量。在备料的时候,应当严格筛选,及时发现不合格的材料,并阻止其流入到施工作业之中。要对施工材料本身的级配进行严格的把关,要尽量使得石料中的针片状颗粒含量合理。在生产过程中应当严格按照实验中的砂率进行作业,避免使用不符合实验时砂率,从而减少混凝土中形成气泡。
2、选择适当的水灰比
    在实际施工之前,应当在实验室内多次进行几组水灰比的实验,通过几组之间结果的相互比较,从而选出其中最优的水灰比。同时应当在保证混凝土强度的前提之下,采用标号较低或相关物理技术性指标偏差小的一些水泥,从而增大水泥的用量。要用水灰比较低,用水量较少的混凝土进行施工作业。在进行水泥拌和的过程中,要时刻的严格控制入模时的坍落度。
3、控制原材料外加剂的质量
     在原料上,应该严格控制外加剂的质量。引气剂的质量对于混凝土的表面所产生的气泡有着本质的影响,所以对于高性能和高强度的混凝土,则一定要选择引气气泡小。分布均匀稳定的引气型外加剂,避免用产生气泡较多的引气型外加剂。要多运用引气型的减水泵送剂,使得混凝土在搅拌中引入大量的、均匀、稳定而封闭的、微小的气泡,从而达到改善混凝土流动性、保水性、粘聚性,降低混凝土坍落度损失的作用。在满足坍落度要求的前提下,尽量减小水胶化,同时控制外加剂中引气剂的含量,使其不大于规定的标准。要使得混凝土的含气量控制在4%以内,对于高强度的混凝土则需要控制在3%以内,水胶比越小,产生的气泡将会越少。
4、从施工振捣上和施方法上来减少气泡的产生
    在混凝土施工过程之中,进行振捣时,应该进行分层布料,分层振捣。分层的厚度要不大于50cm,否则气泡不容易从混凝土内部向上排除。混凝土的浇注应该按照一定的顺序、厚度、和方向分层浇筑,从梁的一端逐层循序进展至另一端向相反方向投料,并在距该端4-5m处合拢。分层下料、振捣,每层厚度应该不超过30cm。上层混凝土必须在下层混凝土振捣密实后方能浇注,否则会产生不实的状态,影响工程质量。在施工中,要采用消泡脱模剂消除混凝土表面的气泡,并且在模板上建立排气通道,这样做可以使得混凝土的表面光滑,提高施工的质量。采用光滑的模板时所产生的气泡少,而采用表面粗糙的模板时产生的气泡则会多一些。所以在选择材料上,应该尽量选用优质的、表面光滑的模板,切忌使用表面非常粗糙的模板。
5、用补救的方法来解决已经产生的表面气泡
   在施工中如果已经形成了表面的气泡,则可以使用补救的方法来解决已经产生的表面气泡。要运用用品种、同标号、同配比的水泥、粉煤灰配制,然后进行对混凝土表面所产生的细微气泡进行填补,这样做可以起到色系一致、强度等同的效果。不过进行此类补救措施,则最好在混凝土刚拆模时进行,这样一来胶结粉料会吸收混凝土内部多余的水分,或利用给混凝土养护的水份来进行自身的固化反应,从而使其基本达到和原来设计强度等同的效果。
6、降低混凝土粘稠度,控制混凝土的和易性
     在施工过程中,应该适当调整混凝土的水灰比、砂率、胶结材料用量以及外加剂的组分,应当改善混凝土粘稠性也可提高混凝土结构面层的质量。水灰比是影响了气泡尺寸和间距,通过对不同水灰比引气混凝土气泡尺寸研究,发现混凝土气泡尺寸随水灰比降低而减小,其会随水灰比增大而增加。水灰比对气泡间距的影响也一样,在混凝土引气量相近的情况下,水灰比越大则气泡间距就越大,表现为混凝土抗冻性能越差。在施工过程中,混凝土应该严格按照泵送混凝土配合比要求配制,对于砂率控制在40%左右,坍落度则要严格控制在160±20mm以内,并对粗骨料的粒径进行了严格控制,保证在0.5~25mm。
7、使用合理的脱模剂
   施工中,应该选取合理的脱模剂,避免使用油性脱模剂。在高速铁路桥梁、公路桥梁、地铁隧道、水利大坝、电厂水塔等清水混凝土工程中,常常使用一种高端混凝土模板漆的脱模剂产品。这种脱模剂在 涂刷于桥梁模板、柱模、墩模、大型钢模等表面具有良好的脱模性能。此外,该漆具有优异的附着力、硬度、韧性和耐碱耐磨性能,还解决了钢模板存放易生锈、混凝土表面有气泡、混凝土表面易污染、脱模清模困难等难题。所以,在混凝土施工的过程中,应当使用新型的,具有良好效果的脱模剂产品,使得混凝土不易产生气泡。
结语:

    随着我国对建筑工程和建筑技术的需求不断的加大,新技术,新工艺得到了快速的发展。对于工程安全和工程质量的要求也在不断的提高,而混凝土结构产生气泡的情况,则一如既往的困扰着每一个从事土建施工的施工人员和工程技术人员。如何解决在混凝土施工中出现的结构内产生气泡的现象,是每一个建筑工程人员必须面对的一项课题。通过此次的研究,我们可以得出一个结论,那就是根据理论是可以减少或消除混凝土结构内所产生的气泡的。但理论终归是理论,还应当在实际操作中进行验证。希望通过此次的研究,可以使得混凝土结构上产生气泡的这一常见问题得到改善。

摘自 砼商网
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