圓弧形混凝土預(yù)制構(gòu)件表面氣泡的分析與研究

2021-03-17 07:41:10張忠

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2021年5期

張忠

（賀州學(xué)院,廣西賀州542899）

對混凝土表面氣泡形成的傳統(tǒng)分析方法主要是從混凝土的澆筑、振搗和混凝土材料方面分析,而實際工程中僅考慮這兩方面原因并不能消除圓弧形構(gòu)件上表面的混凝土氣泡缺陷,本文從圓弧構(gòu)件幾何形狀和氣泡排泄原理分析該缺陷形成原因,進而提出消除該缺陷的方法。

1 混凝土氣泡的形成機理

1.1 混凝土主要是由水泥、石子、砂子、水和外加劑幾部分組成,在混凝土凝結(jié)過程中發(fā)生物理和化學(xué)反反應(yīng)形成大量熱量以水蒸氣方式排放出,水蒸氣通過混凝土表面排到大氣中。

混凝土中水泥水化反應(yīng)化學(xué)公式為:

普通硅酸鹽水泥、水、砂、石子攪拌后,主要有四種主要熟料礦物與水反應(yīng),伴隨大量熱量產(chǎn)生,分別如下：

1.1.1 硅酸三鈣水化反應(yīng)

所形成的水化硅酸鈣在C/S 和形貌方面與C3S 水化生成的都無大區(qū)別,故也稱為C-S-H 凝膠。但CH 生成量比C3S 的少,結(jié)晶卻粗大些。

1.2 預(yù)制構(gòu)件表面出現(xiàn)氣泡、輕微裂縫,在預(yù)制構(gòu)件表面出現(xiàn)氣泡是常見的現(xiàn)象,這主要是由混凝土的材料組成和混凝土的特性所決定的。因為混凝土本身基本組成材料中水占由很大比重,由水產(chǎn)生氣泡是必然現(xiàn)象,由于各種原因?qū)嶋H攪拌混凝土總要添加一些外加劑,而這些外加劑也可產(chǎn)生氣泡,在混凝土攪拌與澆筑過程中帶入一些空氣形成氣泡。尤其是在地下水建筑物中所采用對抗?jié)B等級要求較高的水工混凝土,而現(xiàn)在施工大部分都采用商品混凝土,由于運輸距離比較遠(yuǎn),為保證混凝土的和易性,在拌制混凝土過程中配合料里有意加入一些外加劑如引氣劑,把毛細(xì)管變成一個個獨立的氣泡以達到抗?jié)B的效果,致使混凝土形成的氣泡更多[2]。

1.3 傳統(tǒng)分析預(yù)制構(gòu)件表面麻面原因：傳統(tǒng)分析把上弧形表面的麻面等同于一般混凝土蜂窩麻面處理,一般分析為是由于混凝土澆筑時振搗不密實、或者是模板面沒有清潔干凈、混凝土隔離劑沒有涂抹均勻、混凝土拌合材料質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)等原因。

1.4 從氣泡排放方式和預(yù)制構(gòu)件幾何形狀分析原因：水蒸氣是從底向高處自然排放,當(dāng)水蒸氣從混凝土內(nèi)部蒸發(fā)出后在上模板圓弧處形成阻攔,因構(gòu)件模板是鋼模板透氣性能不好造成水蒸氣無法直接排放到空氣中,遇到障礙物后冷凝結(jié)成水珠就會在混凝土表面形成蜂窩點,這就是為什么即使把傳統(tǒng)分析原因完全消除也不能消除弧形表面蜂窩麻面的根本原因。

2 解決辦法

2.1 傳統(tǒng)解決該質(zhì)量通病的辦法為：混凝土構(gòu)件預(yù)制完后當(dāng)混凝土強度達到75%以上時,把預(yù)制構(gòu)件上模板拆除,然后用同標(biāo)號（或高一個等級）的砂漿對蜂窩麻面進行修補。

2.2 改進的質(zhì)量通病修復(fù)辦法：在混凝土預(yù)制構(gòu)件澆筑混凝土后大約45 分鐘左右（根據(jù)混凝土澆筑時自然環(huán)境調(diào)整,在混凝土初凝時間即將結(jié)束時）,根據(jù)構(gòu)件模板重量和長度選擇倒鏈2-4 副,分別在預(yù)制構(gòu)件兩端假設(shè)支架,人工用倒鏈同時起吊預(yù)制構(gòu)件模板,當(dāng)模板起吊到一定高度后,施工人員馬上對預(yù)制構(gòu)件圓弧處氣泡進行人工修復(fù)壓光（因為此時混凝土還處于凝結(jié)時段,通過修復(fù)器具的擠壓就能消除氣泡麻面,如果氣泡過大可以用澆筑混凝土?xí)r預(yù)留的同條件混凝土漿修復(fù)）,然后用起重設(shè)備把上模板移離支架安放到另外需要預(yù)制的底模上,為防止水分蒸發(fā)過快在混凝土表面形成溫度裂紋,用塑料薄膜馬上覆蓋混凝土表面灑水養(yǎng)護。或者混凝土氣泡修復(fù)后用倒鏈把上模板放回原位,待混凝土強度達到脫模強度時,用起重機再進行脫模移放到另外已經(jīng)綁扎好鋼筋籠的預(yù)制構(gòu)件的底模上。

2.3 改變預(yù)制模板支設(shè)方式：傳統(tǒng)預(yù)制模板是水平搭設(shè),模板分底模和頂模兩部分,兩端作擋板,頂模頂部留孔槽澆筑混凝土；改進方式為傾斜角度搭設(shè)模板或者直接豎向支設(shè)模板；這樣氣泡直接從底部向頂部排放,在圓弧處不會形成水泡冷卻凝結(jié)后造成混凝土表面麻面現(xiàn)象。

2.4 改變預(yù)制模板混凝土澆筑口位置：傳統(tǒng)模板在頂模板頂面預(yù)留300mm 寬槽口作為混凝土澆筑入口,改進方法是在頂模板兩側(cè)1/4 處預(yù)留兩道300mm 槽口作為混凝土澆筑口及水蒸氣排泄位置。

3 各種解決方法的優(yōu)缺點

3.1 傳統(tǒng)解決該質(zhì)量通病的辦法：優(yōu)點是,施工速度快,造價低；缺點是修補后的表面顏色及光澤度與原混凝土表面的顏色和光澤不一致,甚至?xí)r間久了修補的砂漿有可能脫落,嚴(yán)重影響了人們的觀感,不符合清水混凝土外觀質(zhì)量要求；為了消除外觀影響,一般吊裝時把預(yù)制構(gòu)件分正反面,預(yù)制構(gòu)件上表面為反面,吊裝時面向建筑物內(nèi)部,預(yù)制構(gòu)件下表面為正面,吊裝時面向建筑物外部,這會給吊裝施工帶來一定難度。

3.2 改進的質(zhì)量通病修復(fù)辦法：優(yōu)點是混凝土上下面光滑、無色差,預(yù)制時間和造價與傳統(tǒng)方法基本一致；缺點是混凝土頂模板脫模過早,對混凝土的養(yǎng)護要求嚴(yán)格。

3.3 改變預(yù)制模板支設(shè)方式：優(yōu)點是完全消除混凝土氣泡問題,不影響整體施工工期；缺點是要求支設(shè)模板傾斜角度大于45°才有明顯效果,另外因預(yù)制構(gòu)件兩端一般要留設(shè)較長的鋼筋,這要求傾斜模板底部要到地面有一定的凈空因為預(yù)制構(gòu)件自重較大,傾斜角度過大,不宜固定,會增加預(yù)制模板支設(shè)難度,延長預(yù)制時間,同時增加了預(yù)制構(gòu)件脫模的難度,比傳統(tǒng)解決該質(zhì)量通病的辦法增加了預(yù)制持續(xù)時間,同時增加了人工及機械成本。

3.4 改變預(yù)制模板混凝土澆筑口位置：優(yōu)點是比傳統(tǒng)解決該質(zhì)量通病的辦法提高了混凝土外觀質(zhì)量；缺點是增加了模板制作成本,同時降低了模板的使用壽命,提高了混凝土澆筑的難度。