鋁合金模板現澆墻體表面氣泡成因及對策研究

鄭金國

（中鐵十四局集團建筑工程有限公司，山東 濟南 250000）

1 引言

鋁合金模板具有強度大、重量輕、易周轉、施工效率高和環保等方面的優勢，在高層建筑施工中被廣泛應用。然而，在實際施工過程中若施工工藝以及質量管控不當，易在墻體表面產生較多氣泡，從而降低外觀質量，并削減混凝土的耐久性和結構強度。

2 工程概況

西安國際科創商務廣場Ⅰ標段1#樓主樓為框架-核心筒結構，由地上34 層和地下2 層組成，建筑高度達148.6 m，總建筑面積71 679 m2，層高4.2 m。裙樓為框架結構，地上3 層，整體結構高度為16.5 m。1#樓核心筒的標準層采用鋁合金模板施工工藝，其余結構采用傳統木模板施工。

結合本工程實例，在1#樓施工初期，核心筒部位的鋁合金模板拆除后，局部混凝土墻體表面存在大量氣泡。氣泡形態大小不一，分布不均勻、無規律。除了對視覺美觀造成影響外，現澆墻體表面氣泡的生成也導致了鋼筋保護層厚度降低，使得混凝土表層碳化的過程加速，影響了混凝土的結構強度，進一步對其安全性和持久性構成了威脅。

3 鋁合金模板現澆墻體表面氣泡成因分析

3.1 混凝土原料對氣泡形成的影響

混凝土原料對墻體表面產生氣泡的影響較大，主要的影響因素包括骨料級配、摻合料以及混凝土外加劑的使用等。

3.1.1 骨料級配

選擇合適的骨料是保證混凝土強度和耐久性能的重要因素，也會對現澆結構的表觀質量產生影響。骨料級配的合理與否是影響骨料能否有效壓實的重要因素，不合理的骨料級配會直接促使現澆混凝土結構表面出現氣泡。混凝土骨料級配的密實度需要滿足一定的標準要求，然而，在實際的施工過程中，由于砂石的級配偏差、針片狀破碎石材過量或者砂含量較低等原因，使得大粒徑骨料之間出現空隙，細顆粒無法充分填充這些空隙，容易造成氣泡的生成。此外，水膠比也會對氣泡的形成產生一定的影響，如果混凝土中水膠比過大，可能會產生水分超飽和的現象，混凝土中過多的空氣和水分不能有效地排出，致使混凝土凝固后在結構表面形成大量氣泡。

3.1.2 摻合料

混凝土摻合料可以提高混凝土的流動性、黏結性和保水性，并增強其可泵送性。摻合料的含量對混凝土中氣泡的數量有一定影響，適量的摻合料能使膠凝材料更好地填充骨料空隙，從而減輕氣泡的生成；反之，如果摻合料的含量過高，將會增加混凝土的黏度，阻礙氣泡的排出，最終導致混凝土結構表面氣泡數量增多。

3.1.3 混凝土外加劑

在混凝土原料中添加適量的引氣劑和減水劑可以改善混凝土的施工性能，但同時由于這些外加劑所具備的引氣特性，有效地減輕了混凝土內部氣-液界面的張力，氣泡不僅能吸附在氣-液界面，也能附著于固-液界面，進而在混凝土成型后的結構表面產生眾多的小型氣泡。

3.2 鋁合金模板材質對氣泡形成的影響

（1）鋁合金模板相對于傳統膠合木模板，自身材料吸水性差，安裝后拼縫更加嚴密，模板體系更加封閉，透氣性優勢不足，混凝土澆筑時形成的氣泡難以及時有效地排出。一些項目在深化鋁合金模板的設計過程中，沒有充足地考量到排氣孔布設的問題，或者排氣孔的設計較少，亦或是現場遺漏了打孔步驟，這些因素都可能導致混凝土在澆筑后產生氣泡。

（2）鋁合金模板材料中，金屬鋁是一種活潑的金屬元素，當它與堿性水溶液進行化學作用時，會生成氫氣，這種氣體會吸附在鋁合金模板的表層，形成氣泡。

（3）鋁合金模板表面噴涂時，須嚴格按照施工流程進行操作。否則，一旦噴涂質量不達標，其使用階段可能會引發如涂層剝落、膜厚不足、露白等問題，容易引起混凝土表面出現較多的氣泡。

3.3 脫模劑對氣泡形成的影響。

脫模劑是用在兩個彼此易于粘著的物體表面的一個界面涂層，可以使物體表面更光滑且潔凈，易于剝落。在鋁合金模板表面均勻地涂刷脫模劑后，混凝土拆模時，模板和混凝土更便于分離，有利于提高混凝土的外觀質量。

在西安國際科創商務廣場的施工過程中，選取了核心筒部位六塊不同的墻板編號標注，在同批次混凝土澆筑時，分別對六塊鋁合金模板表面涂刷不同成分的脫模劑，其余施工條件保持一致，研究不同類型成分的脫模劑對混凝土表面形成氣泡的影響。編號Ⅰ號、Ⅱ號的鋁合金模板表面涂刷兩種不同品牌的純油類脫模劑，編號Ⅲ號、Ⅳ號的鋁合金模板表面涂刷兩種不同品牌的乳液類水性脫模劑，編號Ⅴ號、Ⅵ號的鋁合金模板表面涂刷兩種不同品牌的樹脂類脫模劑，混凝土拆模后在六面墻體中部相同位置分別選取一平方米的范圍進行氣泡數量統計，六種不同類型品牌的脫模劑對應一平方米墻體范圍內表面氣泡個數分別為37、34、14、13、10、8 個，繪制統計圖見圖1。由圖1可見，三種類型不同的脫模劑在鋁合金模板混凝土墻面產生的氣泡數量上有顯著差異。使用不同類型的脫模劑在鋁合金模板表面能形成不同吸附力的隔離膜，影響著氣泡排放的速度和數量。純油型脫模劑產生的隔離膜吸附力要更強，其間產生的氣泡排放速度較慢，氣泡密度也更高，并生成了最多的表面氣泡。

圖1 不同類型脫模劑對混凝土墻體表面氣泡性能的影響

3.4 施工工藝對氣泡形成的影響

3.4.1 鋁合金模板表面清潔度

鋁合金模板拆除后，如果表面未及時清理干凈，將會留存粘結的混凝土塊、雜物或污漬，可能會造成混凝土澆筑時周圍產生間隙，包含空氣，從而易導致混凝土結構表面出現氣泡、氣孔等情況。

3.4.2 混凝土振搗時長

混凝土振搗時間過長或者振搗時間不夠，都有可能導致混凝土表面產生氣泡。混凝土過振，混凝土內部的微小氣泡可能會進行重新組合并在鋁模表面由小至大集結；反之，混凝土漏振，混凝土內部的構造也會不密實，從而造成混凝土表面出現氣泡或是氣孔。在項目施工過程中，采用了同批次相同狀態的混凝土，通過調控振搗時長的不同，觀察混凝土成型后表面氣泡的數量，相關的試驗數據在圖2 中呈現。從圖2 中可以發現，在初始階段，氣泡數量會隨振動時長的增加而減少，但是，如果持續拖長振搗時長，并不會繼續減少氣泡量，相反會導致氣泡量增大。

圖2 振搗時間與氣泡數量的關系

3.4.3 混凝土澆筑過程的分層厚度

在用插入式振搗棒振搗混凝土的過程中，混凝土分層的厚度應按照振搗棒的長度來設定。如果分層厚度過大，氣泡排出的路徑就會更長，從而導致混凝土內部氣泡排出困難增加。在施工交底不明確、過程控制不嚴格的情況下，混凝土的分層澆筑得不到有效落實，過厚的混凝土會超過振搗器的工作范圍，導致氣泡無法排出。

3.5 施工人員不按規范作業

混凝土運送時間或運輸距離過長，可能會導致混凝土在抵達施工地后出現顯著的坍落度損失，如果操作人員處理方式不當，隨意增加水分，會加大混凝土的水膠比和孔隙率，從而在混凝土施工完成后生成過多的氣泡。

3.6 特殊施工環境影響

例如在高溫天氣進行混凝土施工時，混凝土中的水分因高溫而過快蒸發，影響混凝土的和易性，或者導致混凝土發生干縮反應，結果造成混凝土表層產生氣泡和孔隙，甚至可能出現空洞和裂縫。在下雨天施工混凝土時，由于外界濕度較大或者雨水落入混凝土內部，使得水分過量飽和，將導致混凝土的水膠比過大，氣泡無法順暢排出。

4 鋁合金模板現澆墻體表面氣泡對策研究

4.1 嚴格控制混凝土原料

優選當地行業內品質和信譽較高的攪拌站采購商品混凝土，對攪拌站供應的混凝土配合比進行分析試驗，混凝土選用合理的骨料級配、砂率、水膠比，使用適量的摻合料及外加劑，在施工過程中動態調整混凝土材料配比，從源頭上控制氣泡的發展。

4.2 加強鋁合金模板表面控制

根據設計在鋁合金模板上設置充足的排氣孔。新進場的鋁合金模板在施工前，選擇高強度水泥漿或其他化學材料進行涂刷，對鋁合金模板表面做鈍化處理，形成保護性的氧化膜，避免混凝土澆筑過程中堿性溶液與鋁合金模板引發化學反應。此外，在多次循環使用鋁合金模板的過程中，需要重視對鋁合金模板進行維護保養，確保開始組裝模板前，其表面是平整光潔且無殘渣和污漬的狀態，并及時修復或更換表面涂層損壞的模板。

4.3 選用恰當的脫模劑

通過對比試驗數據看出，使用樹脂類脫模劑和乳液類水性脫模劑在現澆墻體表面產生的氣泡較少，使用純油類脫模劑在現澆墻體表面產生的氣泡較多。從經濟性及施工效果方面統籌考慮，鋁合金模板內壁宜使用乳液類水性脫模劑進行涂刷，水性脫模劑必須保證質量可靠，并均勻進行涂刷，涂刷厚度控制在3 mm 左右。

4.4 正確對混凝土進行振搗

按照規范和交底要求對混凝土進行振搗，振搗過程嚴格監管，確保振動棒是直上直下、快插慢拔作業，不得漏振。振搗時間、頻率和有效半徑都需要控制好，以防止過度振搗。所有振搗點的持續時間應根據表面浮漿的出現來判斷，確保將混凝土中的氣泡排出。

4.5 合理對混凝土進行分層澆筑

施工過程中應根據振搗棒的長度合理地進行分層澆筑，每一層的厚度最大不應超過振搗棒長度的80%。在泵送混凝土的情況下，每層的厚度不能超過500 mm，而在非泵送混凝土的情況下，鋪攤厚度最高只能達到400 mm。

4.6 制定應對特殊外部環境的措施

在高溫天氣下進行混凝土澆筑時，需要根據混凝土的塌落度情況，積極聯系攪拌站，并適當增加減水劑的用量，以改善混凝土拌合物的和易性及流動性，利于氣泡的順利排出。若在雨天進行混凝土澆筑，需充分考慮降雨對施工的沖擊，適當減小水膠比，及時在澆筑完畢的混凝土上覆蓋薄膜，若雨勢過大應迅速停止混凝土的澆筑作業。

4.7 加強交底培訓和過程監管

在鋁合金模板現澆混凝土施工前，應對施工人員進行詳盡的施工技術交底及施工方案交底，培訓考核合格后方可上崗；施工過程中應規范作業，杜絕在混凝土中加水施工；合理組織人、機、料、法、環等各項環節要素，提高管理能效。

5 結語

文章結合項目在鋁合金模板施工過程遇到的墻體表面氣泡過多問題，主要從混凝土原料、鋁合金模板材質、脫模劑的選用、混凝土的振搗、分層施工工藝、特殊施工環境等方面探索墻體表面產生氣泡的原因，提出控制氣泡產生的對策。鋁合金模板現澆墻體表面氣泡的形成是一個綜合性問題，需要從原料、施工過程、提高施工水平等多方面嚴格控制，才能有效減少氣泡形成，提高施工質量，發揮鋁合金模板優勢，促進建筑行業高質量發展。