某電廠混凝土結(jié)構(gòu)表面氣泡產(chǎn)生原因及預(yù)防措施

劉霖 董林博

【摘要】在這科技快速發(fā)展的時(shí)代，各種建筑材料層出不窮。作為建筑主體結(jié)構(gòu)的材料從住宅樓到辦公樓，從道路到橋梁、從礦廠到電廠都缺少不了混凝土材料。因此混凝土的質(zhì)量至關(guān)重要，大家很多時(shí)候都把混凝土強(qiáng)度的控制作為重點(diǎn)，而對(duì)其表觀質(zhì)量重視不夠。但混凝土表觀質(zhì)量將會(huì)給后續(xù)裝飾裝修施工帶來(lái)很大影響，現(xiàn)以本人參建的項(xiàng)目為例談一談混凝土表面氣泡產(chǎn)生的原因及防治措施。本文首先從混凝土氣泡的特點(diǎn)及存在的部位對(duì)氣泡進(jìn)行分析，最后分析出氣泡產(chǎn)生的原因，并通過(guò)這些方面的分析給出了一些建議，希望通過(guò)這次對(duì)混凝土表面氣泡產(chǎn)生的研究，不但能夠從源頭上對(duì)混凝土氣泡的產(chǎn)生有一個(gè)初步了解，而且可以給后續(xù)的施工提供可參考的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】表面氣泡；原因分析；預(yù)防

1、工程簡(jiǎn)介

該電廠主廠房結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，主廠房分為地下結(jié)構(gòu)和地上結(jié)構(gòu)。地下部分埋深約12m，地上部分約50m，主廠房地下外墻混凝土采用C35P8，主廠房地下內(nèi)墻及地上外墻混凝土采用C35，混凝土總量約10萬(wàn)方。

2、混凝土氣泡情況描述

混凝土表面氣泡多為“隱性”存在，即在模板拆除后混凝土表面較為光滑，氣泡在后續(xù)結(jié)構(gòu)裝修過(guò)程中對(duì)墻面及樓板進(jìn)行打磨后顯現(xiàn)；少數(shù)氣泡在模板拆除后直接顯現(xiàn)于墻面。

隱性氣泡在墻體及樓板表面分布相對(duì)較為平均。氣泡大小主要在2mm到5mm之間。80%以上氣泡均為2mm左右較小氣泡。

3、混凝土墻體氣泡產(chǎn)生原因分析

3.1混凝土原材料分析

3.1.1水泥

1）水泥的燒失量波動(dòng)大

水泥的燒失量越大，含碳量越高，碳會(huì)吸附混凝土中的外加劑，導(dǎo)致混凝土坍落度損失快，混凝土的坍落度不穩(wěn)定，后期混凝土振搗人員對(duì)振搗時(shí)間的控制難度很大，振搗過(guò)程中不益于將混凝土氣泡順利全部排出。

2）水泥的比表面積不穩(wěn)定

如果水泥比表面積過(guò)大，早期水化反應(yīng)會(huì)比較充分，需水量大。如果水泥的比表面積過(guò)小，參與水化反應(yīng)的用水量就減少，而混凝土中的自由水就增多，最終就形成混凝土中的“水泡”。

3.1.2粉煤灰

1）細(xì)度波動(dòng)較大

粉煤灰過(guò)粗，起不到填充和潤(rùn)滑的作用。粉煤灰過(guò)粗含碳量越高，對(duì)外加劑的吸附能力強(qiáng)，使外加劑與水泥的適應(yīng)性變差，混凝土用水量加大，就會(huì)造成骨料之間的空隙無(wú)法靠細(xì)料填充，空隙中的空氣含量就會(huì)增加。

2）燒矢量波動(dòng)較大

粉煤灰的燒失量大，表明粉煤灰含碳元素多，對(duì)混凝土中外加劑的吸附性就大，造成混凝土塌損大，燒失量大，還說(shuō)明粉煤灰比較粗，起不到填充作用，還造成混凝土用水量加大，而造成骨料之間為填充密實(shí)的部分將被氣體填充，造成混凝土內(nèi)的氣體量增加，而氣體通過(guò)后期的振搗無(wú)法全部排出，最終形成氣泡。

3.1.3砂

砂的細(xì)度模數(shù)不穩(wěn)定。攪拌站所用的中砂細(xì)度模數(shù)基本在3.0左右，雖未超過(guò)3.0屬II區(qū)中砂，但基本累計(jì)篩余靠近上限，粒徑之間的空隙就大，需要填充的膠凝材料就多，在膠凝材料不變的情況下，混凝土攪拌后所產(chǎn)生的空隙均被游離水占據(jù)，在混凝土的攪拌過(guò)程中產(chǎn)生“水泡”。

3.1.4石子

混凝土含氣量偏高與骨料的級(jí)配的合理與否有絕大關(guān)系，根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以得出：

1）5mm～16mm級(jí)配碎石的累計(jì)篩余量顯示2.36mm的石子和4.75mm的石子靠上限、針片狀石子和16mm的石子靠下線、4.75mm的石子波動(dòng)較大；

2）16mm～31.5mm級(jí)配碎石的累計(jì)篩余量31.5mm的石子和針片狀石子含量靠下線、4.75mm的石子靠上限、4.75mm的石子波動(dòng)較大。

由于骨料級(jí)配不合理，粒徑之間的空隙大，各種級(jí)配之間的空隙無(wú)法靠有限的膠凝材料填充滿，在膠凝材料不變的情況下，混凝土攪拌后所產(chǎn)生的空隙均被游離水占據(jù)，在混凝土的攪拌過(guò)程中產(chǎn)生“水泡”。

3.1.5外加劑

根據(jù)試驗(yàn)報(bào)告可知外加劑的固含量呈上升趨勢(shì)，而且波動(dòng)比較大，外加劑的固含量不穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)混凝土所用外加劑（減水劑）普遍具有一定引氣作用，這些氣泡的產(chǎn)生在混凝土中猶如一個(gè)個(gè)細(xì)小的滾珠，對(duì)混凝土和易性流動(dòng)性具有很好的改善作用，同時(shí)也會(huì)使這些氣泡匯聚到混凝土表面，特別是減水劑對(duì)表面氣泡的影響較大。在混凝土生產(chǎn)過(guò)程中，摻加聚羧酸高效減水劑的混凝土含氣量在現(xiàn)場(chǎng)抽檢制拌后的混凝土含氣量存在≥4.0情況，而混凝土工程施工技術(shù)規(guī)格書(shū)中未對(duì)含氣量做相關(guān)要求。當(dāng)攪拌站生產(chǎn)的混凝土由于坍落度損失等原因使得現(xiàn)場(chǎng)混凝土坍落度偏小，混凝土黏稠或現(xiàn)場(chǎng)施工振搗不能充分將混凝土中氣泡排出。

3.2混凝土配合比設(shè)計(jì)分析

本工程所用的混凝土配合比如下表所示，混凝土含氣量偏高和混凝土配比設(shè)計(jì)有很大關(guān)系，混凝土的配合比應(yīng)該隨時(shí)根據(jù)材料的穩(wěn)定性、混凝土中骨料級(jí)配、針片狀含量、砂率、膠凝材料等指標(biāo)的變化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證配合比的合理性。

3.3混凝土制拌及運(yùn)輸環(huán)節(jié)分析

混凝土采用利勃海爾DW3.0雙臥軸強(qiáng)制攪拌機(jī)拌制，每盤(pán)混凝土拌制方量為2m3，攪拌時(shí)間為120s～180s。采用東風(fēng)日產(chǎn)UD系列自落實(shí)攪拌罐車運(yùn)輸，在運(yùn)輸過(guò)程中貫徹始終保持?jǐn)嚢?，在澆筑之前都進(jìn)行了拌合，從攪拌站到澆筑地，運(yùn)輸距離約為3.0公里，運(yùn)輸時(shí)間約為8分鐘，混凝土的經(jīng)時(shí)損失在20～30mm，因外界因素影響，在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致混凝土的坍落度損失大。

3.4混凝土澆筑布料環(huán)節(jié)分析

混凝土澆筑采用汽車泵或地泵布料，人工振搗的方式進(jìn)行。為滿足《現(xiàn)澆混凝土工程施工技術(shù)規(guī)格書(shū)》中規(guī)定的混凝土不得從大于1.5m的高度自由落下，廠房墻體混凝土的布料時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)變更的方式調(diào)整了墻體的拉鉤筋的布置，每隔3m設(shè)置一個(gè)下料口（鋼筋密集區(qū)的兩側(cè)設(shè)置下料口），混凝土墻體澆筑高度小于4.0m，為便于布料，現(xiàn)場(chǎng)布料設(shè)備均加設(shè)布料軟管，增加后軟管長(zhǎng)度達(dá)到6m。可保證混凝土布料時(shí)混凝土自由下落高度要求。下料口滿足布料軟管進(jìn)出。

混凝土在鋼筋密集區(qū)下料時(shí)，密集區(qū)兩側(cè)分別預(yù)留澆筑點(diǎn)下料，將混凝土變更為細(xì)石混凝土，減小混凝土的澆筑分層厚度，分層厚度控制在200mm～300mm內(nèi)。其它區(qū)域混凝土澆筑時(shí)，在預(yù)留的澆筑點(diǎn)下料，分層厚度為不大于500mm。

現(xiàn)場(chǎng)采用兩種設(shè)備進(jìn)行澆筑，一種為地泵，地泵的泵送壓力值為30MPa，泵管為Φ125；一種為混凝土汽車泵，泵送壓力值為8 MPa，泵管為Φ125?，F(xiàn)場(chǎng)混凝土泵送后塌落度損失值經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽檢主要分布在10～20mm區(qū)間范圍。存在混凝土坍落度損失值偏大的情況，同時(shí)伴隨混凝土經(jīng)時(shí)損失偏大的情況。

3.5混凝土振搗環(huán)節(jié)分析

非鋼筋密集區(qū)：混凝土振搗采用Φ50插入式振搗器進(jìn)行振搗，操作振搗器遵循以下原則：“直上直下，快插慢拔”，插棒間距40～50cm，混凝土振搗采用梅花型，振搗必須密實(shí)，不得有漏振或振搗不實(shí)的現(xiàn)象發(fā)生。振搗時(shí)間10～20s為宜，振搗效果判斷標(biāo)準(zhǔn)為：砂漿上浮，石子下沉不出現(xiàn)氣泡，混凝土表面平整反光。

鋼筋密集區(qū)：混凝土振搗采用Φ30插入式振搗器進(jìn)行振搗，操作振搗器遵循以下原則：“直上直下，快插慢拔”，振搗時(shí)間延長(zhǎng)到30～50s，插棒間距20～30cm之間，呈梅花型布置，振搗必須密實(shí)，不得有漏振或振搗不實(shí)的現(xiàn)象發(fā)生；對(duì)于鋼筋特別密集的區(qū)域。

混凝乳澆筑層之間的結(jié)合，振動(dòng)棒須插入下層已澆筑混凝土內(nèi)不小于50mm?，F(xiàn)場(chǎng)混凝土的振搗滿足規(guī)范及技術(shù)規(guī)格書(shū)的要求。

3.6混凝土氣泡產(chǎn)生原因分析總結(jié)

1）原材料本身級(jí)配不合理，粗骨料偏多、大小不當(dāng)，碎石中針片狀顆粒含量偏少；實(shí)際使用的砂率比實(shí)驗(yàn)室提供的砂率偏小，細(xì)粒料不足以填充粗粒料空隙，導(dǎo)致粒料不密實(shí)，形成自由空隙，自由空隙將會(huì)被自由水填充。

2）水泥和水用量的比例，在水泥用量較少的混凝土拌合過(guò)程中，由于水化反應(yīng)耗費(fèi)的水較少，使得薄膜結(jié)合水、自由水相對(duì)較多。從而導(dǎo)致水泡形成幾率增加。

3）某些混凝土外摻劑以及水泥自身的化學(xué)成分，也是導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生的原因。

4）在振搗過(guò)程中由于將混凝土內(nèi)部的氣泡沒(méi)有全部排出。

5）現(xiàn)場(chǎng)采用的粉煤灰屬于火電廠附屬產(chǎn)品，火電廠所燒煤品質(zhì)有所差異，直接導(dǎo)致粉煤灰質(zhì)量存在不穩(wěn)定情況，反應(yīng)在顏色上會(huì)出現(xiàn)偏白色和偏黑色兩種。間接導(dǎo)致粉煤灰與外加劑匹配性欠佳。

6）混凝土用原材料如：粉煤灰、外加劑存在不穩(wěn)定情況，造成混凝土不穩(wěn)定，表現(xiàn)為坍落度時(shí)大時(shí)小、和易性欠佳、墻面存在一定數(shù)量氣泡無(wú)法排出；

7）因混凝土和易性問(wèn)題，導(dǎo)致振搗操作人員對(duì)于混凝土的振搗時(shí)間掌控存在較大困難。

3.7混凝土氣泡預(yù)防措施

1）對(duì)粗細(xì)骨料的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，控制骨料的粒徑，對(duì)粗骨料的級(jí)配及細(xì)骨料的細(xì)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免使用不合格的材料，從而減少混凝土中氣泡的形成；

2）嚴(yán)格控制水泥的質(zhì)量，對(duì)水泥的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，保證燒失量及水泥比表面積的變化規(guī)律基本平衡，不要產(chǎn)生大幅變化，從而杜絕混凝土中的“水泡”產(chǎn)生；

3）對(duì)于骨料級(jí)配要合理配備，骨料的粒徑不均勻，粒徑之間的空隙大，各種級(jí)配之間的空隙無(wú)法靠有限的膠凝材料填充滿，在膠凝材料不變的情況下，砼攪拌后所產(chǎn)生的空隙均被游離水占據(jù)，在砼的攪拌過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生“水泡”。因此要對(duì)骨料連續(xù)級(jí)配的含量進(jìn)行合理控制；

4）對(duì)外加劑（減水劑）的質(zhì)量嚴(yán)格控制，不能因外加劑自身參數(shù)的不穩(wěn)定而導(dǎo)致混凝土氣泡的增加；

5）根據(jù)材料的變化，對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)整，在混凝土配置過(guò)程嚴(yán)格控制各材料的用量，以保證混凝土良好的和易性。

6）嚴(yán)格控制混凝土澆筑過(guò)程中的分層厚度，對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)澆筑厚度一般不超過(guò)300mm。并要重視混凝土的振搗，從振搗時(shí)間、振搗半徑、振搗方法入手，注意在施工過(guò)程中進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選用一套最優(yōu)的振搗方法，

總結(jié)：

混凝土結(jié)構(gòu)表面的氣泡產(chǎn)生的主要原因是原材料的穩(wěn)定性不好，波動(dòng)較大，使得混凝土的坍落度不穩(wěn)定，和易性欠佳，氣泡無(wú)法排出；間接原因是因混凝土坍落度時(shí)大時(shí)小，操作人員對(duì)于混凝土振搗時(shí)間難以掌控，導(dǎo)致混凝土打磨后表面氣泡較多。如何解決在混凝土施工中出現(xiàn)的表面氣泡現(xiàn)象，是每一個(gè)建筑工程人員必須面對(duì)的一項(xiàng)課題。根據(jù)理論是可以減少或者消除混凝土結(jié)構(gòu)表面氣泡的，但還應(yīng)當(dāng)在實(shí)際操作中進(jìn)行驗(yàn)證，本文從原材料的使用到振搗過(guò)程時(shí)間的控制，希望給廣大建筑工程人員提供更多的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2013.

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666-2011.

[3]《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300-2013.

[4]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204-2002.

作者簡(jiǎn)介：

劉霖（1986—），女，漢族，四川資陽(yáng)人，工程師，本科，研究方向：施工技術(shù)，結(jié)構(gòu)工程；

董林博（1984—），男，漢族，陜西咸陽(yáng)人，工程師，本科，研究方向：施工技術(shù)，結(jié)構(gòu)工程。