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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、河北工大、北京交大硕士导师,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、混凝土耐久性专业委员会委员,全国混凝土标准化技术委员会委员,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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混凝土气泡咋回事,咋办  

2016-07-11 07:29:00|  分类: 混凝土质量控制 |  标签: |举报 |字号 订阅

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为保证泵送混凝土的可泵性及耐久性,通常会加入适量的引气剂(引气剂可改善新拌混凝土拌合物的和易性和硬化混凝土的耐久性),但过大的引气量(有害气泡过多时)对混凝土的强度会有直接影响。


混凝土中气泡的分布情况,即气孔的大小、气泡的数量以及气泡的分布等都对混凝土的和易性、强度和耐久性将有明显影响。


一、混凝土中气泡类型


混凝土中产生的气泡,100nm以上的称之为大害泡,100-50nm的叫中害泡,50-20nm的叫低害泡或无害泡,20nm以下的称有益气泡。


应注意的是,混凝土中含气量适当,微小气泡在分布均匀且密闭独立条件下,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空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。


通常可通过试块破块后进行观察:


1、气泡间距宜大于5倍气泡直径以上;


2、大气泡量不宜过多及集中;


3、试块中气泡分布不宜连成直线,且单一直线上的大气泡量不宜过多。


二、气泡对混凝土结构的危害


当混凝土含气量超过4%,且出现过多大气泡时,则会对混凝土产生一定的危害:


(1)降低混凝土结构的强度


由 于气泡较大会减少混凝土断面体积,致使混凝土内部不密实,从而降低混凝土的强度。 混凝土应用技术规范中规定,当混凝土含气量每增加1%时,28d抗压强度下降5%。含气量大时,每增加1%的引气量,抗压强度可能会降低4%~6%。在低 强度混凝土中,含气量在3-6%时,对强度影响较小。当遇到引气量值超过6%以上情况时,抗压强度势必受到较大影响。


(2)降低混凝土的耐腐蚀性能


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进程,从而影响其抗腐蚀性能。


(3)严重影响混凝土的外观大气泡会致使混凝土表明出现蜂窝麻面,影响其外观。


三、气泡产生原因


混凝土中产生气泡的原因比较复杂,一般主要包括:


1、原材料方面


(1)气泡与水泥品种有非常密切的关系


在水泥生产过程中使用助磨剂(外掺专用助磨剂,厂家非常多,质量差异非常大,通常含有较多表面活性剂)的作用下,通常会产生气泡过多的情况,且水泥中碱含量过高,水泥细度太细,含气量也会增加。


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。从而导致气泡形成的机率明显增大(混凝土中水泡蒸发后成为气泡)。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。


建议:不同品牌的水泥,产生的气泡量会有明显不同。优先选择低碱、不掺助磨剂、适应性强、有一定品牌、规模较大、质量稳定且试配中气泡较少的水泥品种。


(2)外加剂类型和掺量对气泡的形成有很大影响


如 混凝土中含有大泡特别多,通常可能是同减水剂中的较差引气成分有关。一般减水剂(特别是聚羧酸类减水剂和木质素磺酸盐类减水剂)中或泵送剂中可能会掺入一 定引气成份的引气剂,减水剂用量增加,气泡也会增加;另外,当加入的外加剂为松香类引气剂时,所产生的气泡比其他类型的外加剂要稍多一些。


建议:让减水剂复配厂,取消减水剂中的引气组份。进行减水剂复配时,在选择复配材料时,不宜采用已发酵或长时间存放的原材料,如纸厂或糖厂的废液等(通常有较明显的异味或臭味)。


(3)粗细骨料对气泡的产生也有一定影响


根据粒料级配密实原理,在施工过程中.材料级配不合理,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。


砂的粒径范围在0.3-0.6mm时,混凝土含气量最大,而小于0.3mm或大于0.6mm时,混凝土含气量会显著下降。


2、施工方面


(1)搅拌时间对混凝土内部产生气泡会有不同影响


如果搅拌不匀,外加剂多的部位所产生的气泡就会多(同样水灰比)。但过分搅拌又会使混凝土内部形成气泡越来越多,从而产生负面影响。 (2)脱模剂使用不当会影响气泡的产生


由 于有些施工单位延用了老的脱模剂,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。应慎重选择脱模剂。


(3)振捣情况影响气泡的产生


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,从分层振捣的 高度和振捣时间两个方面来解释,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。超振会使混凝土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空洞或空气型的不规则大气泡。


四、混凝土表面有害气泡的排查方案及改善措施


针对混凝土表面出现的有害气泡,需采用一定的排查手段,找出其原因并加以改善。CTF增效剂中不含任何引气组份,但在不同的减水剂或泵送剂、水泥的共同作用下,可能会出现气泡较多的情况,通过技术手段一般气泡也是可以控制的。


1、原材料方面


(1)首先检验所用水泥的品种、性能和标号,厂家有多家水泥供应商的,优先使用产生气泡少、含碱量低的水泥,水泥标号应与混凝土配合比标号相适应。


(2)其次检查所使用的外加剂。目前这方面的品牌很多,不能一概而论。但对于实际生产,最简便易行的办法就是多做几组试件,选取化学成分品质优良的外加剂用于生产。


减水剂中含引起成份的,试用不同的减水剂比较选用,可通知减水剂生产企业,取消加入带引气成份的引气剂或控制其引气量,一般混凝土中使用的外加剂引气量控制在4%以内,高标号混凝土(如C50,C60)控制在3%以内。


需使用引气剂时,应选择引气气泡小、分布均匀稳定的引气剂,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。


(3)检查骨料性能。把好材料关,严格控制骨料粒径和针片状颗粒含量,备料时要认真筛选,剔除不合格材料。选择合理级配,使粗骨料和细骨料比率适中。


(4)在CTF混凝土增效剂中会掺入抑制有害气泡的消泡剂,需经过试验并配合减水剂厂进行调试。消泡剂可以提高混凝土密实度、均匀度,提高抗渗性能,进而提高其强度。(消泡剂机理见附件)


2、施工方面


(1) 重视搅拌时间。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,这时由于可能坍损较大,有的厂家技术员会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《建筑工程常用材料试验手册》中有明确规定“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。


(2)检查使用的模板和脱模剂。模板应保持光洁,脱模剂要涂抹均匀但不宜涂的太多太厚。


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。


(3)注意振捣过程,严防出现混凝土的欠振、漏振和超振现象。


在混凝土的施工过程中,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。同时要选择适宜的振捣设备,最佳的振捣时间,合理的振捣半径和频率。


(4)气温低、水泥用量大、用水量大等因素都会直接影响引气量,应针对现场具体情况进行分析和调整。


附:


消泡剂原理


消泡剂是一种比稳泡剂更容易被吸附的的物质,它可以使已被吸附于气-液表面活性物质被顶替下来,因而使之不容易形成稳定的膜。消泡剂进入液膜后,降低液体的黏度,使液膜失去弹性,加速液体渗出,最终使液膜变薄破裂,因而可以减少混凝土体系中气泡,特别是一些大气泡的含量。


消 泡作用可以分为两种类型:一种是破泡作用,能使已经形成的气泡破灭,破坏气泡稳定存在的条件,使稳定存在的气泡变为不稳定的气泡并使之进一步变大析出。第 二种是抑泡作用,与破泡作用的不同之处在于它不仅能使已经生成的泡破灭,在掺入抑泡作用的消泡剂后能较长时间保持破泡作用,而且在一定程度上还能防止气泡 或泡沫的产生。

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