混凝土表面氣泡多的形成原因及預(yù)防措施

雷 鳴

(山西振興公路監(jiān)理有限公司,山西 太原 030006)

混凝土表面氣泡多的形成原因及預(yù)防措施

雷 鳴

(山西振興公路監(jiān)理有限公司,山西 太原 030006)

介紹了混凝土表面氣泡產(chǎn)生的危害，針對混凝土表面形成氣泡的原因，從原材料、配合比、施工工藝等方面，提出了混凝土表面氣泡的預(yù)防措施，以減少混凝土表面氣泡的數(shù)量，延長構(gòu)件的使用壽命。

混凝土，氣泡，水泥，配合比

公路橋涵工程的混凝土施工，均為清水模施工，也就是不進(jìn)行裝飾抹灰。因此，混凝土的外觀質(zhì)量至關(guān)重要。混凝土的外觀質(zhì)量既是JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范、JTG F80/1—2004公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)的要求，也是影響混凝土實體抗凍、抗?jié)B、抗腐蝕、減緩混凝土碳化速度、延緩鋼筋銹蝕、延長構(gòu)件使用壽命的重要影響因素，混凝土表面形成的氣泡，成為空氣、水、二氧化碳、有害的腐蝕性液體、酸性液體的通道，對鋼筋的銹蝕及混凝土的徐變，是鹽類結(jié)晶的環(huán)境條件。

混凝土的表面氣泡成為一種普遍現(xiàn)象，很難消除，但我們可以通過一定的措施減少混凝土表面的氣泡的數(shù)量和直徑。

1 混凝土表面形成氣泡的原因

1.1 材料

1)水泥。

a.氣泡的數(shù)量與水泥的品種密不可分，主要是水泥在生產(chǎn)過程中使用了專用助磨劑，而助磨劑的生產(chǎn)廠家很多，質(zhì)量差異大，成分很復(fù)雜，大多含有較多的表面活性劑。在這些活性劑的作用下，往往會有大量的氣泡產(chǎn)生。

b.水泥屬于一種堿性活性混合材料，堿含量較高。而堿含量越高，含氣量越大。

c.水泥的細(xì)度對氣泡形成的影響。目前生產(chǎn)的水泥，強度普遍較高，富余系數(shù)大，主要是在水泥生產(chǎn)過程中球磨效果好，水泥的細(xì)度小的結(jié)果。水泥細(xì)度小，水泥強度高，但因此也能導(dǎo)致混凝土的含氣量增加。

2)外加劑。

目前，在混凝土配合比設(shè)計時，為減少水泥用量，改善混凝土的和易性，調(diào)整混凝土的初、終凝時間，一般都要添加外加劑，最常見的就是減水劑。幾乎所有的減水劑都有一定的引氣效果。

不同類型的減水劑(外加劑)不同摻量的比例，對氣泡產(chǎn)生的數(shù)量和大小，有著直接的影響。一般來說，減水效果越好，產(chǎn)生的氣泡越多，摻量越大，產(chǎn)生的氣泡越多。

在外加劑的作用下，引入的氣泡數(shù)量和質(zhì)量是不穩(wěn)定的，少量的氣泡可改善混凝土的和易性，但如果含氣量過大，則成為有害氣泡。滯留在混凝土內(nèi)部，降低了混凝土的密實性，增加了混凝土的孔隙，縮短了徐變時間，減少了混凝土的壽命，而且，因氣泡形成孔隙，導(dǎo)致應(yīng)力集中，降低了混凝土的承載力，如果氣泡聚集在混凝土表面，形成開放式的通道，造成的危害前文已經(jīng)提到，在此不再贅述。

3)外摻劑。

外摻劑也會直接影響氣泡的數(shù)量。

a.常見的外摻劑是粉煤灰。粉煤灰本是火力發(fā)電廠的廢料，摻入混凝土中變廢為寶，因粉煤灰中有一定的活性成分，因此，除改變混凝土的工作性能，減少混凝土的溫度裂縫，降低水化熱外，還可以節(jié)約一部分水泥，摻入少量的粉煤灰，會形成膠合料，從而填充骨料之間的空隙，減少氣泡的產(chǎn)生，但凡事皆適可而止，若摻加過量的粉煤灰，將導(dǎo)致混凝土的粘性增加，影響氣泡的逸出。

b.另一種外摻劑是蔗糖，蔗糖可作為外加劑的一部分組分，也可以單獨作為外摻劑用于混凝土中。蔗糖作為外摻劑，用于混凝土中，可以提高混凝土表面的光潔度、亮度，但它的負(fù)面影響是使混凝土的粘性過高，影響氣泡的逸出，增加混凝土表面的氣泡。

4)碎石。

碎石級配不合理，粗骨料偏多，大小不當(dāng)，或者碎石中的針片狀顆粒含量偏多，未形成連續(xù)級配，大小粒料難以形成相互嵌固，將會形成自由空隙，為氣泡的產(chǎn)生提供了空間條件。

5)砂。

砂的級配不合理，大于4.75 mm的顆粒偏多，而小于0.3 mm顆粒比例大，比表面積大，空氣含量多，如果細(xì)砂的比例大，混凝土拌合物抗分離性越差，振搗過程中越容易分層，造成上部氣泡集中。

6)石粉(機(jī)制砂)。

部分地區(qū)因天然砂缺乏，或海砂不合格，只能使用石粉。或機(jī)制砂，而機(jī)制砂的顆粒表面比天然砂的表面粗糙，摩擦力加大，粘滯性大，也不利于氣泡的逸出。

1.2 配合比

1)砂率偏小。

若配合比砂率偏小，不足以填充粗粒料的空隙，將會導(dǎo)致粒料不密實，形成自由空隙，為氣泡的產(chǎn)生提供了空間條件。

2)水泥用量偏小。

若水泥用量偏小，會導(dǎo)致水泥漿漿體無法充分填充骨料間的空隙，形成自然空隙，增加氣泡的數(shù)量。

3)水灰比偏大。

若水灰比偏大，將導(dǎo)致薄膜結(jié)合水、自由水相對較多，從而讓氣泡形成的幾率增大。如果自由水處于混凝土實體外側(cè)、靠近模板的部位，拆模后自由水充占的部位就形成氣泡。

4)坍落度不合適。

坍落度的大小應(yīng)與施工方法相匹配，不宜過小，也不宜過大，一般應(yīng)控制在120 mm～180 mm之間，如果混凝土坍落度小于120 mm，很容易形成粗骨料離析，而且不易振搗密實。

5)級配不合理。

混凝土配合比設(shè)計的理想狀態(tài)是各粒料之間互相填充，嵌固，通過水泥漿粘結(jié)在一起，因此，要求粗集料必須達(dá)到連續(xù)級配。

1.3 混凝土的拌合

混凝土的拌合不合理也會造成氣泡的增加，主要影響因素如下：

1)拌合時間短。

按照相關(guān)規(guī)定的要求，拌合時間不宜太短，一般要求為40 s～60 s，如果有外加劑，時間適當(dāng)延長，一般為不加外加劑的普通混凝土的拌合時間的1.5倍。但部分施工單位盲目追求混凝土的出料效率，把拌合時間一壓再壓，導(dǎo)致拌合不均勻，也容易形成離析而使局部產(chǎn)生較多的氣泡，而且因為拌料不均勻，使氣泡產(chǎn)生的密集程度不同，使局部氣泡集中。

2)投料順序不當(dāng)。

尤其是添加外加劑的混凝土，在拌合時外加劑投料先后順序很重要。必須在使用前認(rèn)真閱讀外加劑的使用說明書，并進(jìn)行試拌，通過試拌確定投料順序，如果投料順序搞反，也會產(chǎn)生大量的氣泡。

3)外加劑的劑量不準(zhǔn)確。

目前外加劑多為粉劑、水劑，也有部分膏劑，對于水劑因停置時間長，會造成上下含量不一。含量少，難以有效發(fā)揮外加劑的作用，含量過大，會產(chǎn)生較多的氣泡。膏劑一般不能直接使用，一般用一定溫度、一定比例的水進(jìn)行溶解、稀釋，在實際使用中和水劑相同，對于粉劑，更容易形成局部超量產(chǎn)生大量氣泡的問題。

4)外加劑與水泥不匹配。

如果外加劑與水泥不匹配，混凝土拌合后會發(fā)生強烈反應(yīng)，出現(xiàn)離析，并且因劇烈的化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生大量的氣泡。

1.4 形狀特殊的混凝土構(gòu)件

部分混凝土構(gòu)件形狀特殊，也不利于氣泡逸出。例如橋梁上的防撞墻折角部位、空心梁、空心板、十字形梁、弧形收口的構(gòu)件、上小下大的梯形構(gòu)件如肋板的斜面等等，這些部位因氣泡難以逸出，很容易滯留在混凝土構(gòu)件表面，形成氣泡。

1.5 模板

模板表面的光滑程度對產(chǎn)生的氣泡數(shù)量有很大的影響。如果采用表面光滑的模板產(chǎn)生的氣泡就少，當(dāng)采用表面粗糙時產(chǎn)生氣泡就多。

實踐證明，鋼模板較木模板的氣泡少，鋁模板較膠合模板的氣泡少，新模板較舊模板氣泡少，打磨到位的鋼模板比漏模、少磨、不磨的模板氣泡少，鏡面木模與普通竹膠板和木模板氣泡少。

1.6 脫模劑

1)脫模劑選用不當(dāng)。

部分施工單位為節(jié)約成本，使用修理廠收集的廢機(jī)油作為脫模劑，而廢機(jī)油不僅僅會污染混凝土表面，導(dǎo)致色差較大，更主要的是，廢機(jī)油對油泥有很大的吸附性，混凝土內(nèi)存在的氣泡一經(jīng)與脫模劑(廢機(jī)油)接觸，便會吸附在成型混凝土結(jié)構(gòu)的表面。

部分正規(guī)的脫模劑也可能對氣泡有吸附作用，導(dǎo)致氣泡難以隨混凝土的振搗而隨模板表面上升，而形成氣泡。

2)脫模劑涂刷不均勻。

如果脫模劑涂刷不均勻，也會造成氣泡增加。

1.7 施工工藝

1)混凝土振搗時，振搗器的插入間距偏大。

各種插入式振搗器的有效范圍一般與振搗的功率有關(guān)，與振搗器的直徑有關(guān)，其影響半徑不同。若振搗器的插入間距超過影響半徑，就像漏振一樣，氣泡很難有效逸出。

2)混凝土振搗器的抽拔速度過快。

混凝土振搗時，一般講究“快插慢拔”“直上直下”，如果抽拔(提棒)速度過快，氣泡未來得及隨振搗棒上升，會形成氣泡聚集。

3)混凝土澆筑分層高度偏大。

規(guī)范要求混凝土澆筑的分層高度一般控制在40 cm左右，如果澆筑分層高度過大，振搗器插入深度不足，或未插入下一層混凝土中，氣泡難以排出。

4)混凝土振搗時間不妥。

混凝土振搗時間要恰當(dāng)，過長或過短都不好。

如果振搗時間過長，屬于超振(過振)，混凝土內(nèi)部的微小氣泡在激振作用下出現(xiàn)破滅并重新進(jìn)行組合，形成更大的氣泡。

如果振搗時間太短，屬于欠振，會使混凝土出現(xiàn)不密實，從而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)自然空洞及空氣型的大氣泡。

還有一種情況就是漏振，即局部未振搗到位，也會出現(xiàn)大氣泡。

1.8 施工陋習(xí)

施工條件千變?nèi)f化，在混凝土灌車運輸過程中，可能因運距過長，氣溫過高，中途堵車，車輛出現(xiàn)故障等原因，導(dǎo)致運到現(xiàn)場的混凝土坍落度損失較大，混凝土的工作性差，甚至出現(xiàn)出料困難，這時，施工人員會擅自往混凝土里加水，導(dǎo)致混凝土的水灰比增大，使混凝土的孔隙率變大，形成氣泡，更有甚者，竟然向混凝土灌車中加減水劑，不僅會產(chǎn)生大量的氣泡，還會嚴(yán)重降低混凝土強度和耐久性。

2 預(yù)防措施

1)原材料。

a.水泥。盡量優(yōu)選品牌水泥，優(yōu)選以往使用且效果好的水泥，首選普通硅酸鹽水泥。b.外加劑。盡量選用引氣量小的外加劑，并嚴(yán)格控制外加劑的用量。c.碎石。選用級配良好碎石，采用3種～4種單粒級配的碎石進(jìn)行科學(xué)摻配，嚴(yán)格控制針片狀顆粒含量。d.砂。優(yōu)選Ⅱ級中砂，提高拌合物的抗分離能力。e.外摻劑。正確理解摻加外摻劑的設(shè)計理念，不盲目加大外摻劑(特別是粉煤灰)的數(shù)量，減少對氣泡的粘滯作用。

2)配合比。

a.權(quán)衡考慮砂率的大小，形成良好的密級配。b.保證足量的水泥用量。c.嚴(yán)格控制水灰比的大小，減少自由水的數(shù)量。d.根據(jù)工藝要求，施工條件，選用合適的坍落度，盡量控制在120 mm～180 mm之間，對于坍落度不符合要求的混凝土寧可退場棄用，不可勉強使用。

3)混凝土的拌合。

a.保障足夠的拌合時間。b.通過試配和產(chǎn)品證明書，選擇合理的投料順序。c.嚴(yán)格控制外加劑的摻量，對于水劑外加劑，要經(jīng)常進(jìn)行翻攪，保持相同的濃度。d.外加劑必須與水泥匹配，正式使用前進(jìn)行試配，一旦變換廠家、品種，必須重新進(jìn)行配合比設(shè)計。

4)對于形狀特殊的構(gòu)件，要進(jìn)行單獨的專項施工方案，借鑒類似的工作經(jīng)驗。

5)模板。

盡量采用大型鋼模板，最好選用新購置的模板，并選用優(yōu)質(zhì)脫模劑，涂刷要均勻。

6)施工工藝。

a.混凝土振搗時，振搗器的插入間距、插拔速度、插入角度、振搗時間正確。開工伊始，要進(jìn)行首件產(chǎn)品的試驗、總結(jié)、認(rèn)證。b.杜絕施工陋習(xí)。嚴(yán)禁通過加水、加外加劑調(diào)整混凝土的坍落度，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須把混凝土清場，并對責(zé)任人進(jìn)行嚴(yán)懲。

3 結(jié)語

引起混凝土表面的氣泡多的原因很多，而現(xiàn)場出現(xiàn)氣泡多的外觀缺陷也往往是由多方面原因造成的，因此要預(yù)防這種情況，需要多管齊下，綜合治理，才能收到良好效果。

On reasons for bubbles on concrete surface and prevention measures

Lei Ming

(ShanxiZhenxingRoadInspectionCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The paper introduces the hazards for the bubbles on the concrete surface, and points out the prevention measures for the bubbles on the concrete surface from the raw materials, proportional ratio, and construction craft according to the reasons for the bubbles on the concrete surface, so as to reduce the number of the bubbles on the concrete surface and prolong the lifespan of the members.

concrete, bubble, cement, proportional ratio

1009-6825(2017)22-0139-03

2017-05-25

雷 鳴(1982- ),男，助理工程師

TU528

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