“T”型梁馬蹄面氣泡成因及其防治措施研究

董尚書(shū)

摘 要：330國(guó)道武義江大橋改建工程需要預(yù)制40片50米T梁，220片30米T梁，施工過(guò)程中 “T” 梁馬蹄面氣泡病害常常出現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)中，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用造成了較多不利的影響，包括性能、耐久性等影響方面。梁馬蹄面氣泡產(chǎn)生的原因較多，總體分為兩個(gè)層面，一是混凝土自身缺陷導(dǎo)致，包括粗細(xì)骨料的級(jí)配的不合理、水泥化學(xué)成分不穩(wěn)定、外加劑的影響、水灰比的影響、和易性的影響;二是混凝土施工工藝的不良導(dǎo)致的，包括施工中不能很好的填充各種空隙、模板粗糙度過(guò)大、脫模劑粘度過(guò)高、澆筑方式不科學(xué)、附著式振動(dòng)器以及振動(dòng)棒使用選型不良造成各種氣泡病害。在”T”梁馬蹄面氣泡的防治措施中，要控制混凝土性能，做好優(yōu)化施工工藝，包括模板制作工藝、脫模劑涂抹工藝、混凝土澆筑工藝、混凝土振搗工藝等，從各個(gè)層面控制好”T”梁馬蹄面氣泡的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：”T”梁馬蹄面氣泡;產(chǎn)生的原因;防治措施

“T” 型梁馬蹄部位常常會(huì)因?yàn)楦鞣N氣泡病害而造成了較多的凹坑、麻面等病害問(wèn)題，在混凝土構(gòu)件長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，這種結(jié)構(gòu)上的缺陷和病害，通常會(huì)對(duì)構(gòu)筑物造成不同程度的影響，減少了構(gòu)筑物的使用耐久性和力學(xué)承載性能，在長(zhǎng)期不良荷載的作用下，這些在”T”梁馬蹄面處，因?yàn)闅馀莓a(chǎn)生的各種結(jié)構(gòu)問(wèn)題會(huì)不斷的深入發(fā)展，最終可能對(duì)構(gòu)筑物的安全造成巨大的破壞影響。

一、定義

（一） ”T”梁馬蹄面。在”T”梁的腹板與下翼緣的連接位置，這部分斜面與馬蹄的性狀較為相似，因此稱為馬蹄面。

（二）氣泡。澆筑時(shí)混凝土中的氣體未被完全排除，成型后在混凝土表面形成的圓形或橢圓形凹坑。

二、”T”梁馬蹄面氣泡的產(chǎn)生原因

（一） 混凝土自身缺陷

1、粗細(xì)骨料的級(jí)配不合理。在混凝土的組成成分中包括水泥、粗骨料、細(xì)骨料、水、各種外加劑等，這些組成成分應(yīng)該嚴(yán)格按照規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求或者配合比通知書(shū)嚴(yán)格執(zhí)行，如果這些組成成分的構(gòu)成比例不能合理的設(shè)置，就會(huì)造成混凝土結(jié)構(gòu)的各種性能和使用上的缺陷，給混凝土的結(jié)構(gòu)造成較大的不利影響。比如如果混凝土結(jié)構(gòu)在配合比的設(shè)置過(guò)程中造成了粗骨料的比重過(guò)大，那么在”T”梁的制造澆筑過(guò)程中就可能會(huì)引起較多的空隙，這些空隙中充滿了空氣，在澆筑過(guò)程中很可能會(huì)引發(fā)骨料之間不能充分的密實(shí)，而導(dǎo)致各種大小不一的氣泡產(chǎn)生，

另外一些可能導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生的組成材料問(wèn)題可能有：材料的規(guī)格性狀不符合要求，比如存在較多的片狀骨料，片狀骨料與細(xì)骨料之間很容易產(chǎn)生氣泡，同時(shí)較多的片狀材料也不利于混凝土材料承載力的提高;骨料中的小骨料的比例較小時(shí)，對(duì)于粗骨料之間的縫隙無(wú)法有效的填實(shí)，造成了粗骨料之間較多的空隙，這中空隙在施工中也容易產(chǎn)生氣泡。

2、水泥化學(xué)成分的影響。混凝土材料的水泥成分的質(zhì)量也是導(dǎo)致”T”梁馬蹄面氣泡的產(chǎn)生一個(gè)重要的原因，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是，水泥在剛出廠的一段時(shí)間內(nèi)，因?yàn)槠涫艿阶陨砩a(chǎn)工藝的影響作用，其化學(xué)成分中的元素存在較多不穩(wěn)定的因素，如果是剛剛制造出來(lái)水泥，在立即投入使用的過(guò)程中，必然會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生較多的不穩(wěn)定現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在施工過(guò)程中會(huì)造成較多的氣泡以及造成混凝土的保水性能顯著下降的現(xiàn)象，而氣泡的產(chǎn)生和保水性的下降就會(huì)引發(fā)較多的離析和結(jié)構(gòu)分層病災(zāi);二是，在水泥的攪拌過(guò)程中通常會(huì)用到許多添加劑和技術(shù)工藝添加成分，比如助磨劑的使用，助磨劑雖然能夠有效的提高水泥的強(qiáng)度以及各種添加礦粉的活性，但是其使用過(guò)程中如果不能采取有效的控制措施，必然會(huì)在施工過(guò)程中產(chǎn)生較多的氣泡，這些氣泡可能會(huì)發(fā)展為很大的情況，對(duì)混凝土構(gòu)建的影響極大。

3、外加劑的影響。為了保證混凝土的各項(xiàng)性能符合相關(guān)的使用要求，通常會(huì)在混凝土的攪拌施工過(guò)程中加入適量的添加劑，混凝土的使用要求性能較多，主要包括黏聚性、流動(dòng)性、保水性等和易性要求。其中混凝土的制造過(guò)程中如果流動(dòng)性能不能滿足要求，一般需要加入引氣劑來(lái)增加混凝土的流動(dòng)性，雖然混凝土的流動(dòng)性有所增加，但是混凝土中也引入了較多的氣泡，如果不能采取有效的處理措施，那么這些氣泡必然會(huì)存在于混凝土結(jié)構(gòu)中。

4、水灰比的影響。水灰比也是影響氣泡產(chǎn)生的重要原因，一方面有些施工單位了為了提高混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，在水灰比的控制上往往采取提高水泥比例而降低水含量的措施，混凝土的水泥成分比例增加，從理論上來(lái)說(shuō)，對(duì)結(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度增加有一定的幫助，但是同時(shí)也會(huì)因?yàn)榛炷猎谑┕仓山Y(jié)構(gòu)體的過(guò)程中，不能很好的產(chǎn)生流動(dòng)性，以至于混凝土可能在結(jié)構(gòu)構(gòu)建的內(nèi)部不能有較好的連續(xù)性和外部可能產(chǎn)生較多的氣泡、蜂窩、麻面等不良病災(zāi)。

5、混凝土和易性的影響。和易性是混凝土施工過(guò)程中的重要控制指標(biāo)，和易性的控制上要注意其組成成分的控制，比如如果混凝土中的水泥漿越多，會(huì)將粗細(xì)骨料中的各種空隙充分的填實(shí)，能夠有效的減少氣泡的產(chǎn)生，又增加了混凝土的流動(dòng)性，使混凝土在施工澆筑的過(guò)程中，不會(huì)因?yàn)榱鲃?dòng)性較差的原因而造成較多的麻面、蜂窩現(xiàn)象，但是混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)因?yàn)榧?jí)配比例的不合理而造成混凝土的各方面性能嚴(yán)重下降，所以在混凝土的和易性控制過(guò)程中要綜合考慮，不能只是追求提高和易性。

（二） 混凝土施工工藝

施工工藝造成的馬蹄面氣泡與上述混凝土自身缺陷相比，混凝土的拌合及澆筑施工工藝對(duì)蹄面氣泡的產(chǎn)生影響更大，但更容易控制。

1、在馬蹄面與腹板相交處，因?yàn)榇嬖谳^多的影響施工和振搗的構(gòu)件，使得這個(gè)位置很容易造成施工澆筑和振搗階段的不充分，施工澆筑中的問(wèn)題重要是混凝土不能很好填充整個(gè)”T”梁馬蹄面，在施工過(guò)程中就不能很好的預(yù)防各種空隙的產(chǎn)生。另一個(gè)影響方面是在混凝土的振搗過(guò)程中，如果混凝土的澆筑過(guò)程不能取到較好的密實(shí)效果，那么在混凝土澆筑完成之后的振搗階段可以很好的補(bǔ)救，經(jīng)過(guò)充分的混凝土深入振搗，能夠使混凝土結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，有效的提高混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)建的各方面性能，”T”梁馬蹄面的振搗方式一般也是采用常規(guī)的附著式振搗和振動(dòng)棒振搗，因?yàn)椤盩”梁馬蹄面處有各種鋼筋以及預(yù)應(yīng)力筋分布，加上這個(gè)位置的空間較小，各種振搗方式很難深入到振搗位置，無(wú)法對(duì)產(chǎn)生氣泡的位置進(jìn)行有效的處理和防治。在施工工藝的處理上，通常是利用其相鄰位置的充分振搗，引起混凝土的充分振動(dòng)，周圍振搗施工過(guò)程中，在振動(dòng)的影響下，混凝土內(nèi)部的氣泡會(huì)沿著分布鋼筋或者模板內(nèi)壁向上移動(dòng)，最終能夠?qū)馀菀瞥栽谑┕ぐ惭b模板的過(guò)程中要充分保障氣泡移動(dòng)路徑的順暢，防止氣泡無(wú)法有效的向上移動(dòng)，在技術(shù)處理上是將有棱角的位置做成圓角狀，增加棱角位置平滑度;氣泡在上升的過(guò)程中也會(huì)沿著模板向上，但是模板如果粗糙度過(guò)大，那么就會(huì)影響氣泡向上移動(dòng)的趨勢(shì)，在模板放置固定之前，應(yīng)該做好充分的打磨或者采取有效的減少摩擦力的措施。

2、脫模劑粘度過(guò)高的影響。在混凝土澆筑施工的過(guò)程中，為了能夠在后期拆模的過(guò)程中，很便捷的分離模板和混凝土結(jié)構(gòu)，通常在混凝土澆筑之前會(huì)在模板的表面，均與的涂刷一層脫模劑，脫模劑能夠有效的隔絕模板與混凝土的粘結(jié)作用，并且能夠保障混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面較為光滑平整，但是對(duì)于”T”梁馬蹄面的氣泡控制來(lái)說(shuō)，因?yàn)闅馀菪枰刂０鍍?nèi)表面緩慢的排出，那么在模板上涂刷的脫模劑就會(huì)對(duì)氣泡的上升排出過(guò)程產(chǎn)生較大的粘結(jié)阻礙作用，使得氣泡不能有效的排出。

3、澆筑方式的影響。因?yàn)椤盩”梁馬蹄面處的鋼筋分布較為密集，在混凝土澆筑的過(guò)程中，不能有效的填充結(jié)構(gòu)位置的各個(gè)空間部分，主要表現(xiàn)在三種澆筑的過(guò)程中，一是在混凝土垂直澆筑時(shí)，因?yàn)殇摻詈皖A(yù)應(yīng)力管道的阻礙，在鋼筋底部的區(qū)域內(nèi)可能存在較大的混凝土未填實(shí)的區(qū)域，而垂直建筑的混凝土無(wú)法有效的填充這部分區(qū)域;二是在梁體從一側(cè)向另一側(cè)的澆筑過(guò)程中，因?yàn)橄葷仓幕炷亮鲃?dòng)過(guò)程中在模板中滯留了較多的水分，到達(dá)”T”梁馬蹄面處時(shí)，混凝土的水分比例已經(jīng)大大的減少，而繼續(xù)隨著混凝土向前的移動(dòng)過(guò)程中，會(huì)因?yàn)榛炷帘旧淼暮鸵仔韵陆刀鴮?dǎo)致較多的空隙以及氣泡出現(xiàn);三是在混凝土水平分層澆筑的過(guò)程中，分層厚度如果過(guò)大，在氣泡受到振動(dòng)作用而排除的過(guò)程中會(huì)因?yàn)榛炷粮采w厚度加大的原因，而無(wú)法完全排除所有的氣泡。

4、 附著式振動(dòng)器使用的影響。在混凝土施工澆筑的過(guò)程中要及時(shí)的對(duì)剛澆筑的混凝土進(jìn)行有效的振搗，對(duì)于”T”梁馬蹄面處的混凝土振搗，即使不能有效的深入混凝土內(nèi)部，也要依靠振搗設(shè)備的振動(dòng)能力將混凝土內(nèi)部的氣泡通過(guò)振動(dòng)效應(yīng)排除，因此”T”梁馬蹄面處的混凝土振搗對(duì)于振搗設(shè)備的要求更高，如果因?yàn)檎駬v器的振搗能力不足或者振搗器出現(xiàn)故障，不能有效的產(chǎn)生良好的振搗效果，那么在”T”梁馬蹄面處產(chǎn)生氣泡病害可能性的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加。對(duì)于”T”梁馬蹄面處的振搗方法也要嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行，其振搗的區(qū)域分為引導(dǎo)區(qū)、主振區(qū)與復(fù)振區(qū)三個(gè)區(qū)域，對(duì)于不同的振搗區(qū)域應(yīng)該采取有效的振搗方式，如果在施工過(guò)程中，針對(duì)每個(gè)區(qū)域的振搗方式不能有效的采用科學(xué)的技術(shù)控制措施，就很有可能造成作用區(qū)混亂，功能減弱或過(guò)振，將造成振動(dòng)不密實(shí)、分層、氣泡在排出不徹底等外觀缺陷。

5、振動(dòng)棒使用的影響。對(duì)于”T”梁馬蹄面處的混凝土振動(dòng)棒插入式振搗來(lái)說(shuō)，因?yàn)樾枰紤]該位置較密的鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋的分布，在選擇振動(dòng)棒的過(guò)程中不能選無(wú)法插入的直徑較大的振動(dòng)棒，同時(shí)也要保障在振動(dòng)棒的振動(dòng)過(guò)程中，不會(huì)對(duì)已經(jīng)綁扎固定好位置的鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生較大的振動(dòng)破壞，如果對(duì)二者的位置和綁扎效果造成了較大的傷害，必然會(huì)影響構(gòu)件后期的使用性能。

三、”T”梁馬蹄面氣泡的防治措施

（一）控制混凝土性能

混凝土的性能對(duì)”T”梁馬蹄面的氣泡病害的防止具有重要的控制作用。混凝土性能的控制首先就要從控制組成材料的質(zhì)量上入手，充分做好各種混凝土原材料的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)室性能檢驗(yàn)，保證材料符合混凝土的良好級(jí)配的控制要求，比如水泥入場(chǎng)時(shí)，就要對(duì)水泥的出廠日期、水泥的類型以及型號(hào)等具體的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)于出廠時(shí)間不足，不能形成穩(wěn)定的化學(xué)性能的水泥不得直接使用，可以將水泥暫時(shí)存放于干燥密閉的倉(cāng)庫(kù)中存放幾天，當(dāng)水泥的使用性能符合要求時(shí)再進(jìn)行相關(guān)混凝土混合料的制備工作。對(duì)水泥的性能檢測(cè)要通過(guò)制作標(biāo)準(zhǔn)的立方體試塊，進(jìn)行試塊的實(shí)際破壞實(shí)驗(yàn)確定水泥的性能質(zhì)量;對(duì)粗骨料進(jìn)場(chǎng)控制的措施首先是通過(guò)觀察法，粗骨料的類型，整體的形狀規(guī)格進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于片狀骨料較多的入場(chǎng)材料要杜絕其作為混凝土原材料的使用。混凝土混合料的制備要按照技術(shù)方案要求的配合比控制混合料的級(jí)配比例，對(duì)混凝土的進(jìn)行充分的攪拌，對(duì)混凝土的和易性進(jìn)行相關(guān)坍落度實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)混凝土的和易性不能有效的到達(dá)技術(shù)規(guī)范的要求就要對(duì)混凝土混合料采取有效的改善措施。

（二）優(yōu)化施工工藝

優(yōu)化施工工藝在”T”梁馬蹄面的氣泡病害的防止中能夠起到良好的控制效果，同時(shí)不斷優(yōu)化施工工藝也能夠有效的較少混凝土結(jié)構(gòu)中存在的各種性能問(wèn)題，同時(shí)在不額外增加成本的情況下能夠取得良好的氣泡控制效果。

1、在梁馬蹄面模板的制作安裝過(guò)程中，要注意控制模板的粗糙度和棱角處的處理，對(duì)該處的模板進(jìn)行重點(diǎn)的光滑度打磨，保證氣泡在上移排除的過(guò)程中不會(huì)受到較大的模板摩擦力阻礙作用，棱角處可以采取打磨或者安裝棱角過(guò)渡裝置的措施，充分保障棱角處的構(gòu)件沒(méi)有特別大的角度值。

2、脫模劑在模板處的使用上也不是越多越好，因?yàn)檩^多的脫模劑會(huì)對(duì)氣泡的排除產(chǎn)生較大的阻礙性，所以要控制好脫模劑的用量，脫模劑的涂抹程度不能出現(xiàn)淌積現(xiàn)象，對(duì)于過(guò)多的脫模劑可以進(jìn)行適當(dāng)擦除，如果造成了擦除區(qū)域的脫模劑不均勻就應(yīng)將該區(qū)域的脫模劑全部擦除后重新涂抹。調(diào)節(jié)好脫模劑的脫模效果與排除氣泡效果的內(nèi)在矛盾。

3、在混凝土的澆筑過(guò)程中，為了控制混凝土混合料能夠充分填充滿整個(gè)”T”梁馬蹄面，在澆筑過(guò)程中采取先通過(guò)隔墻位置下料的施工方式，待觀察到混凝土自梁底上浮填滿至預(yù)應(yīng)力管道上方后，再澆筑兩隔墻間部分。混凝土澆筑采用斜向分段、水平分層、循序漸進(jìn)，一次澆筑完畢的澆筑方式，分層厚度不得大于 30cm，每層混凝土待振動(dòng)密實(shí)后再澆筑下一層。

4、澆筑混凝土混合料之后，及時(shí)對(duì)澆筑完成之后的混合料進(jìn)行振搗，能夠有效的消除”T”梁馬蹄面的氣泡，在振搗之前要對(duì)鋼筋以及預(yù)應(yīng)力筋的位置分布有較好的把握，在振搗過(guò)程中，盡量避免對(duì)二者產(chǎn)生較大的破壞作用。在振搗器的選擇上要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，所選的振搗設(shè)備能夠充分的對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行振搗，將混凝土內(nèi)的氣泡全部排出。振搗器在使用之前，要充分檢查振搗器的使用性能，如果發(fā)現(xiàn)振搗的工作性能出現(xiàn)異常，就要及時(shí)的對(duì)振搗設(shè)備進(jìn)行維修或者替換，保證設(shè)備能夠有效開(kāi)展相關(guān)的施工工藝。振搗時(shí)間要控制好，一般以混凝土混合料的不再沉落、不再出現(xiàn)氣泡、表面呈現(xiàn)浮漿視為振搗達(dá)到技術(shù)要求。根據(jù)劃分好的各振搗區(qū)的振搗要?dú)忾_(kāi)展相關(guān)工作，采用插入式振搗器振搗混凝土?xí)r，要采取快插慢拔的施工方式，振動(dòng)棒插入距離不超過(guò)作用半徑的 1.5 倍。

四、結(jié)語(yǔ)

雖然330國(guó)道武義江大橋改建施工過(guò)程中，在“T”型梁馬蹄面氣泡成因及其防治措施研究中取得了一定的成果，在目前的混凝土施工技術(shù)控制中仍然存在較多的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在施工技術(shù)方案本身存在一定的問(wèn)題，同時(shí)施工人員在施工操作上，不能有效的執(zhí)行相關(guān)的技術(shù)規(guī)范要求，“T”型梁馬蹄面氣泡的病害控制上還應(yīng)該不斷的完善各種技術(shù)和施工問(wèn)題。

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