預制T梁混凝土表面氣泡成因分析及處理方式

鄭 勇

(上海建工集團股份有限公司，上海 200080)

0 引 言

預應力T梁在我國目前廣泛運用于鐵路、公路等橋梁施工中，屬于一種上跨結構梁型。在多年施工過程中發現，其腹板及馬蹄面氣泡過多且容易產生孔洞，是一項難以根除的質量通病，缺陷比例占50%以上。解決腹板及馬蹄面氣泡及空洞過多問題，成為T梁預制過程中質量控制的關鍵所在。

正在建設中的環天府新區快速通道起于眉山市西南，途經眉山市彭山區、仁壽縣，止于是簡陽市三岔湖旅游環線，線路全長48.512 km。全線共有大小橋梁30余座，其中25 m T梁50片，30 m T梁約1 288片、40 m T梁1 943片，混凝土強度C50。

1 問題的提出

1.1 現狀調查

通過對該項目二工區梁場2019年3月1日至2019年3月20日期間澆筑的30片T梁現場檢查發現，30片T梁梁體表面存在大量氣泡，特別是在T梁馬蹄部位存在大量氣泡，不但嚴重影響混凝土的外觀質量，同時對T梁結構強度和耐久性也產生一定影響。

根據現場統計分析結論顯示，T梁混凝土表面氣泡平均值達到88個/m2，個別T梁表面氣泡甚至達到100個/m2以上。當混凝土表面氣泡數達到一定規模后，將會降低混凝土結構強度：因此需要找出T梁混凝土氣泡產生的原因，通過一定技術措施減少混凝土表面氣泡含量。

1.2 原因分析

(1)混凝土自身原因

①集料本身原因

T梁生產所用的粗骨料為5～10 mm，10～20 mm的二級級配碎石，細骨料采用的是細度模數為2.6～3.0的硬質潔凈機制砂。如果存在以下問題將導致粗骨料中的空隙未被細骨料完全填充，產生氣泡。

a骨料本身級配不合理；b配合比中粗骨料偏多；c碎石針片狀顆粒含量過多；d配合比中砂率過小。E集料含泥量偏大。

②水泥化學成分的影響

熱水泥，即指從水泥生產出來至使用時的時間不夠長，其化學成分的穩定性不夠，產生較多的氣泡；熱水泥的另一項危害是減弱混凝上的保水性，造成混凝土的離析分層同題。

③外加劑的原因

為了保證混凝土工作性能，通常會在混凝土中摻加一定劑量的減水劑或是引氣劑。大多數外加劑屬于陰離子表面活性劑，有木質素磺酸鹽、萘磺酸鹽聚羧酸鹽系高效減水劑等。加入混凝土拌合物后對水泥顆粒有分散作用，能改善其工作性，減少單位用水量，改善混凝土拌合物的流動性；同時也減少單位水泥用量，節約水泥。

由于外加劑的親水基極性很強，因此水泥顆粒表面的外加劑吸附膜能與水分子形成一層穩定的溶劑化水氣膜，這層水膜具有很好的潤滑作用。同時由于混凝土不充分振搗，水氣膜易形成連通性較大的氣泡。再加上引氣劑的作用，易造成氣泡吸附于模板表面而產生氣泡。

④水膠比的原因

在施工過程中，為加快模板的周轉，提高T梁的脫模強度，常減少混凝土中水的用量，但水灰比過小會造成混凝土流動性差，振搗不密實，易出現氣泡、蜂窩、麻面等外觀質量問題。

⑤混凝土和易性的影響

a水泥漿越多，流動性越大，振搗更加密實，外觀缺陷越少，但強度將受影響。反之強度越高，但振搗困難，易出現氣泡等外觀缺陷。

b保水性差會導致混凝土水分與骨料層、砂漿層分離，造成混凝土疏松，分層。

⑥攪拌時間

攪拌時間是混凝土生產過程中最重要的環節，如果攪拌時間太短，易造成混凝土攪拌不均勻，混凝土中各組分之間產生不均勻反應，易造成氣泡不均勻聚集，使氣泡不易排出。而混凝土攪拌時間也不易過長，如果攪拌時間過長，混凝土與空氣接觸易產生跟過氣泡。因此應依據規范及現場試驗確定合理攪拌時間。

(2)混凝土施工工藝原因

①脫模劑粘度過大影響

模板上的脫模劑粘度過高，吸附模板表面氣泡，造成氣泡難以上浮排除。

②混凝土澆筑方式影響

在澆筑過程中，以下錯誤的操作將造成氣泡、分層、不密實等外觀缺陷。

a由于馬蹄面預應力管道及鋼筋過密，部分混凝土不易落下，水泥漿流失造成氣泡、分層、不密實等外觀缺陷。

b從一端向另一端澆筑主梁時，水泥漿向前流失，造成氣泡分層、不密實等外觀缺陷。

c水平分層澆筑時，分層厚度如果過大，造成振搗與氣泡排出困難。

③附著式振搗器振搗的影響

a附著式振動器損壞或振動能力不匹配，造成振動力不足，將造成混凝土振動不密實，氣泡排出不徹底，特別是厚度最大的下翼緣部位、馬蹄面部位。

b附著式振動器振搗持續時間及頻率不合理，使混凝土振搗不到位，造成混凝土振動不密實，氣泡排出不徹底，以下翼緣部位、馬蹄面部位為主。

2 T梁混凝土表面氣泡的防治措施

2.1 做好混凝土質量控制

(1)做好原材料的進場復檢，級配不滿足要求骨料嚴禁使用，針片狀含量超標的骨料不得使用，集料的含泥量應控制在規范要求范圍內。

(2)出窯后存放時間過短的水泥(熱水泥)性能不穩定，水化熱大，安定性差，入場后至少存放3 d以上方可使用，條件允許的情況下，存放7 d以上再使用。

(3)優化配合比，按規定的時間和精度拌制混凝土，按配合比設計的坍落度檢査用水量，檢査混凝土的和易性，保證混凝土質量。

(4)減水劑中添加一定劑量的消泡劑，降低混凝土氣泡含量。

(5)嚴格控制混合料有效拌和時間，確保拌和時間不小于90 s。

(6)對于脫模劑的選擇，盡量不要采用黏性較大的油性脫模劑，應采用黏性小的水性脫模劑，以減少氣泡吸附于模板。

2.2 施工工藝控制

(1)澆筑梁體混凝土時，嚴格控制分層高度。第一次分層高度控制在低于馬蹄倒模上角5～10 cm。混凝土澆筑采用斜向分段、水平分層、循序漸進，一次澆筑完畢的澆筑方式，分層厚度不得大于30 cm，每層混凝土待振動密實后再澆筑下一層。

(2)插入式振搗一般垂直振搗，也可斜向插入，操作時應遵循“快插慢拔”；混凝土分層澆筑時，每層混凝土的厚度不超過振動棒棒長的1.25倍，一般控制在500 mm以內；每一點的振動延續時間宜為20～30 s，以混凝土停止下沉、不出現氣泡、表面呈現浮漿為度；插入式振動器的移位間距應不超過振動器作用半徑的1.5倍，于側模應保持50～100 mm的距離，且插入下層混凝土中的深度宜為50～100 mm。

(3)合理控制附著式振動器振動時間及次數：由施工技術人員對附著式高頻振動器振動時間與T梁氣泡數量對比統計確定：振動時間控制在50 s時，混凝土腹板面出現輕微的水波紋狀云斑，氣泡數量減少，但是，隨著振動時間的加長，云斑趨于嚴重。根據不同的高頻附著式振動器振動時間和氣泡數量最終確定振動時間控制在30～45 s。同時根據分層分段確定開啟附著式振動器次數。

3 改進效果

通過采用上述改進措施完成后，對2019年4月1日～30日期間生產的45片T梁表面氣泡進行檢查。檢查結果表面T梁梁體表面氣泡平均個數由原來的88 m2降至17 m2。

4 結 論

T梁外觀質量的重要性越來越突出，已成為橋梁施工質量控制的關鍵。本文通過對T梁馬蹄面氣泡的產生原因進行了初步的分析，并提出相應的解決思路和辦法，主要措施包括。

(1)做好原材料的進場控制(集料、水泥、外加劑、摻合料、消泡劑、脫模劑等)；(2)優化混凝土配合比，嚴格控制混凝土坍落度和易性，確保混凝土質量；(3)減水劑中添加一定劑量的消泡劑，降低混凝土氣泡含量；(4)調整人工插入式振動棒振搗方法，改善振搗效果；(5)合理選擇振搗設備最佳的振搗時間、振搗頻率、振搗次數和合理的振搗半徑；(6)加強現場操作人員的施工技術的培訓學習，努力提高的操作人員的操作技術水平。