混凝土氣泡原因分析及解決措施技術研究

楊 朋,薛 飛,周玉峰

（1.貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001; 2.貴州科筑創品建筑技術有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

混凝土是由多種材料攪拌混合而成，混凝土中的大碎石、中碎石、小碎石起骨架作用，碎石之間的空隙由砂填充，砂和碎石之間空隙由漿體填充[1]。漿體數量除了填充粗細集料空隙外，還應有富余的漿體改善混凝土的可泵送性能。部分試驗檢測人員在施工配合比調整中存在漿體偏少現象，漿體體積不足導致產生有害氣泡。氣泡直徑100 nm 以上時對混凝土有害，氣泡直徑100～50 nm時危害程度一般，直徑50～20 nm 的氣泡對提升混凝土的工作性能有益。合理控制混凝土的含氣量，對改善混凝土的工作性能有益。直徑在50 nm 以下的小氣泡對混凝土的強度沒有影響，而且能提高混凝土的工作性能。當混凝土含氣量超過4%對實體工程質量有害。第一，混凝土的抗壓強度、抗折強度隨著混凝土密度降低而降低。第二，混凝土容易碳化，影響其耐久性能指標[2]。第三，氣泡多了還會影響工程的外觀。

1 機制砂水泥混凝土氣泡來源及解決方法

1.1 材料原因及解決方法

1.1.1 水泥品種的影響及解決方法

水泥生產廠家為了降低能耗，添加助磨劑生產，助磨劑會將氣泡帶入水泥混凝土中，且水泥的細度和堿含量也會導致混凝土含氣量增加。標準稠度用水量過高的水泥，將導致混凝土過于黏稠，混凝土中的氣泡也不容易排出，導致混凝土外觀氣泡較多，此時若采取技術措施降低混凝土的黏度，又會降低混凝土的強度。必須選擇含堿量符合規范要求、生產過程不摻或少摻助磨劑、與外加劑適應性良好、規模較大、質量相對穩定且試配中氣泡較少的水泥，盡可能選擇標準稠度用水量相對低的水泥。針對不同細度的水泥對混凝土外觀氣泡的影響，采用不同細度水泥開展對比試驗，試驗結果見表1。

表1 水泥細度與混凝土氣泡的關系

1.1.2 集料的影響及解決方法

根據最大堆積密度原理，由于骨料級配不良，針片狀顆粒含量較多，粗細集料比例不合理，存在空隙容易產生氣泡，且大多為大氣泡。嚴格控制細集料的細度模數、含泥量及亞甲藍值，級配搭配一定要合理。

嚴格控制粗集料的摻配比例，粗集料摻配比例試驗取樣必須有代表性，試驗操作必須規范，否則會得到不合理的摻配比例，誤導對試驗結果的判斷[3]。集料品質不好會導致混凝土性能不佳，從而導致混凝土氣泡偏多。集料級配與氣泡的關系見表2，集料含泥量與氣泡的關系見表3。

表2 集料級配與氣泡的關系

表3 集料含泥量與氣泡的關系

1.1.3 減水劑的影響及解決方法

減水劑生產廠家在成品復配生產過程中會添加引氣劑改善混凝土的工作性能，不同類型的引氣劑和引氣劑的用量導致氣泡數量和大小都不同。有的減水劑生產廠家的減水母液本身就具有一定的引氣功能，引入的氣泡有的穩定，有的不穩定，如果引入的是大的氣泡會影響混凝土性能。有的工作人員只檢測混凝土含氣量，不檢測氣泡的大小和穩定性。含氣量指標可能符合設計要求，但如果是大氣泡就是有害的，大氣泡除影響混凝土的抗壓強度外，還影響混凝土的耐久性能。減水劑中應添加引入小氣泡，而且氣泡穩定的引氣劑，消泡劑與引氣劑合理搭配消除有害氣泡的影響[4]。一定要選用引氣氣泡小、分布均勻穩定的引氣型減水劑。盡量少用含松香類型的引氣劑，這類引氣劑摻入后產生的氣泡較大。減水劑中加入不同數量的引氣劑，控制混凝土的不同含氣量，對比含氣量與混凝土氣泡的關系，試驗結果如表4。

表4 混凝土含氣量與氣泡的關系

1.1.4 外摻料的影響及解決方法

混凝土中使用不同的摻合料代替部分水泥，當水泥與摻和料之間處于合理的級配時形成的膠合料能填塞骨料間的空隙，混凝土的流動性、包裹性能將得到極大的改善，有害氣泡減少?；炷翐胶狭戏勖夯抑写嬖谟泻﹄s質，尤其是粉煤灰在生產過程中脫硫、脫硝工藝中產生大量的氨氣，混凝土振搗不到位導致氨氣不能完全排除，產生大量氣泡。較大的有害氣泡在破裂時能聽見破裂的聲音，這種現象在摻和料質量較差而且使用量較大時比較明顯。采用不同的粉煤灰對比粉煤灰質量與混凝土氣泡的關系，試驗結果如表5。

表5 粉煤灰種類與混凝土氣泡的關系

1.1.5 配合比設計不合理及解決方法

混凝土的漿骨體積比太小時，導致混凝土氣泡偏多。而膠凝材料太少除了膠材用量少的原因外，還有可能是因為配合比設計砂率小、機制砂中0.075 mm 以下含量太低導致混凝土的漿體體積不夠填充碎石和砂之間的空隙。此時往往體現出混凝土的坍落度不大，坍落度放大就會導致混凝土的包裹性能不好。混凝土配合比的水膠比太低導致混凝土黏稠，表面張力較大，也導致混凝土的氣泡不易排除。此時混凝土氣泡往往體現為不規則的大氣泡。混凝土太黏稠往往體現在高標號混凝土中。此時為了保證混凝土的強度往往通過添加硅灰等摻和料降低混凝土的黏性，但會導致混凝土的材料成本升高。混凝土黏性與氣泡的關系見表6。

表6 混凝土黏性與混凝土氣泡的關系

1.2 施工工藝原因及解決方法

1.2.1 振搗原因及解決方法

混凝土中的氣泡只能相對減少，不能完全排出。為了有效控制混凝土的外觀氣泡病害，需要采取有效的措施排出混凝土中的氣泡。

在混凝土施工過程中包括攪拌、運輸過程都不可避免混進一些氣體。其不能自行逸出，只能通過施工過程中加強振搗排出氣泡。施工過程的振搗在振動棒的作用下氣體排出。振搗時間越長，氣泡越容易排出。但是如果過振，將導致大碎石下沉，漿體上浮，實體工程表面浮漿厚，影響實體工程質量。振搗時間不足，氣泡不能完全排出，混凝土不夠密實，抗壓強度變低。對于坍落度較大的混凝土，應該減小振動功率并縮短振搗時間，對于坍落度相對小的混凝土，則應提高振搗功率并合理延長振搗時間，縮小振搗半徑。當混凝土表面不再有氣泡冒出，粗集料不再有明顯下沉時即可停止振搗。

不同施工工藝和不同結構部位的混凝土要選用不同的振搗器。薄層混凝土宜選擇平板振搗器。體積較大的結構物宜選用插入式振搗器。幾何尺寸較小的結構物可配以附著式振搗器。振搗時間、振搗半徑、振搗器的功率應合理搭配[5]。不同振搗時間與混凝土氣泡的關系如表7。

表7 振搗時間與混凝土氣泡的關系

1.2.2 模板原因及解決方法

經實踐證明，模板打磨越好，混凝土中的氣泡越容易排出。模板光潔度越差，氣泡越不容易排出。不同模板澆筑的T 梁氣泡數量見表8。

表8 模板光潔度與氣泡的關系

1.2.3 脫模劑選用不當及解決方法

目前工程施工習慣使用機油加柴油或液壓油作為脫模劑，這種產品黏性高，表面張力大，氣泡難以排出，尤其在冬季使用時，更不利于氣泡排出。使用食用油或水性脫模劑能大大減少混凝土的氣泡。其原理是黏性低的脫模劑能有效降低與模板接觸處混凝土的表面張力，氣泡易于排出。采用不同黏度的脫模劑對比混凝土的氣泡，試驗結果如表9。

表9 脫模劑種類與混凝土氣泡的關系

液壓油、機油+柴油、脫模劑1、脫模劑2 的黏度依次由高至低。脫模劑黏度越低，表面張力越小，氣泡越容易排出。

2 討論

從混凝土配合比設計及施工配合比調整的角度，最主要的技術路線是采取各種措施降低混凝土的表面張力。混凝土的表面張力越小，氣泡越容易排出。在材料一定的前提條件下，混凝土強度越高，水膠比越低，混凝土越黏稠，相應的表面張力越大，氣泡越不容易排出，這是高強混凝土氣泡相對更多的原因。

從施工的角度解決氣泡問題應將模板認真打磨光滑，振搗時間控制到混凝土中沒有氣泡溢出為止。施工中使用低黏性的脫模劑降低混凝土的表面張力。不能將脫模劑直接加入混凝土中，原因是直接加入混凝土中雖然降低了表面張力，同時也降低了混凝土的強度。

3 結論

綜合上述，得出以下可減少混凝土的氣泡的相關措施：

（1）合理選用水泥的細度，降低混凝土的表面張力。

（2）選擇集料適合的級配。

（3）合理控制混凝土的含氣量。

（4）選擇優質摻和料。

（5）配合比設計中合理選擇砂率、合理控制水膠比，設計工作性能良好的配合比。

（6）合理控制振搗時間、控制振搗半徑。

（7）選擇優質光滑模板，選擇低黏度的脫模劑，有效降低混凝土的表面張力。