“T”型梁馬蹄面氣泡成因及其防治措施研究

董尚書

摘 要：330國道武義江大橋改建工程需要預制40片50米T梁，220片30米T梁，施工過程中 “T” 梁馬蹄面氣泡病害常常出現(xiàn)在混凝土結構中，對混凝土結構構件的使用造成了較多不利的影響，包括性能、耐久性等影響方面。梁馬蹄面氣泡產生的原因較多，總體分為兩個層面，一是混凝土自身缺陷導致，包括粗細骨料的級配的不合理、水泥化學成分不穩(wěn)定、外加劑的影響、水灰比的影響、和易性的影響;二是混凝土施工工藝的不良導致的，包括施工中不能很好的填充各種空隙、模板粗糙度過大、脫模劑粘度過高、澆筑方式不科學、附著式振動器以及振動棒使用選型不良造成各種氣泡病害。在”T”梁馬蹄面氣泡的防治措施中，要控制混凝土性能，做好優(yōu)化施工工藝，包括模板制作工藝、脫模劑涂抹工藝、混凝土澆筑工藝、混凝土振搗工藝等，從各個層面控制好”T”梁馬蹄面氣泡的產生。

關鍵詞：”T”梁馬蹄面氣泡;產生的原因;防治措施

“T” 型梁馬蹄部位常常會因為各種氣泡病害而造成了較多的凹坑、麻面等病害問題，在混凝土構件長期的使用過程中，這種結構上的缺陷和病害，通常會對構筑物造成不同程度的影響，減少了構筑物的使用耐久性和力學承載性能，在長期不良荷載的作用下，這些在”T”梁馬蹄面處，因為氣泡產生的各種結構問題會不斷的深入發(fā)展，最終可能對構筑物的安全造成巨大的破壞影響。

一、定義

（一） ”T”梁馬蹄面。在”T”梁的腹板與下翼緣的連接位置，這部分斜面與馬蹄的性狀較為相似，因此稱為馬蹄面。

（二）氣泡。澆筑時混凝土中的氣體未被完全排除，成型后在混凝土表面形成的圓形或橢圓形凹坑。

二、”T”梁馬蹄面氣泡的產生原因

（一） 混凝土自身缺陷

1、粗細骨料的級配不合理。在混凝土的組成成分中包括水泥、粗骨料、細骨料、水、各種外加劑等，這些組成成分應該嚴格按照規(guī)范規(guī)定的技術要求或者配合比通知書嚴格執(zhí)行，如果這些組成成分的構成比例不能合理的設置，就會造成混凝土結構的各種性能和使用上的缺陷，給混凝土的結構造成較大的不利影響。比如如果混凝土結構在配合比的設置過程中造成了粗骨料的比重過大，那么在”T”梁的制造澆筑過程中就可能會引起較多的空隙，這些空隙中充滿了空氣，在澆筑過程中很可能會引發(fā)骨料之間不能充分的密實，而導致各種大小不一的氣泡產生，

另外一些可能導致氣泡產生的組成材料問題可能有：材料的規(guī)格性狀不符合要求，比如存在較多的片狀骨料，片狀骨料與細骨料之間很容易產生氣泡，同時較多的片狀材料也不利于混凝土材料承載力的提高;骨料中的小骨料的比例較小時，對于粗骨料之間的縫隙無法有效的填實，造成了粗骨料之間較多的空隙，這中空隙在施工中也容易產生氣泡。

2、水泥化學成分的影響?；炷敛牧系乃喑煞值馁|量也是導致”T”梁馬蹄面氣泡的產生一個重要的原因，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是，水泥在剛出廠的一段時間內，因為其受到自身生產工藝的影響作用，其化學成分中的元素存在較多不穩(wěn)定的因素，如果是剛剛制造出來水泥，在立即投入使用的過程中，必然會導致其產生較多的不穩(wěn)定現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在施工過程中會造成較多的氣泡以及造成混凝土的保水性能顯著下降的現(xiàn)象，而氣泡的產生和保水性的下降就會引發(fā)較多的離析和結構分層病災;二是，在水泥的攪拌過程中通常會用到許多添加劑和技術工藝添加成分，比如助磨劑的使用，助磨劑雖然能夠有效的提高水泥的強度以及各種添加礦粉的活性，但是其使用過程中如果不能采取有效的控制措施，必然會在施工過程中產生較多的氣泡，這些氣泡可能會發(fā)展為很大的情況，對混凝土構建的影響極大。

3、外加劑的影響。為了保證混凝土的各項性能符合相關的使用要求，通常會在混凝土的攪拌施工過程中加入適量的添加劑，混凝土的使用要求性能較多，主要包括黏聚性、流動性、保水性等和易性要求。其中混凝土的制造過程中如果流動性能不能滿足要求，一般需要加入引氣劑來增加混凝土的流動性，雖然混凝土的流動性有所增加，但是混凝土中也引入了較多的氣泡，如果不能采取有效的處理措施，那么這些氣泡必然會存在于混凝土結構中。

4、水灰比的影響。水灰比也是影響氣泡產生的重要原因，一方面有些施工單位了為了提高混凝土結構的強度，在水灰比的控制上往往采取提高水泥比例而降低水含量的措施，混凝土的水泥成分比例增加，從理論上來說，對結構體的強度增加有一定的幫助，但是同時也會因為混凝土在施工澆筑成結構體的過程中，不能很好的產生流動性，以至于混凝土可能在結構構建的內部不能有較好的連續(xù)性和外部可能產生較多的氣泡、蜂窩、麻面等不良病災。

5、混凝土和易性的影響。和易性是混凝土施工過程中的重要控制指標，和易性的控制上要注意其組成成分的控制，比如如果混凝土中的水泥漿越多，會將粗細骨料中的各種空隙充分的填實，能夠有效的減少氣泡的產生，又增加了混凝土的流動性，使混凝土在施工澆筑的過程中，不會因為流動性較差的原因而造成較多的麻面、蜂窩現(xiàn)象，但是混凝土結構會因為級配比例的不合理而造成混凝土的各方面性能嚴重下降，所以在混凝土的和易性控制過程中要綜合考慮，不能只是追求提高和易性。

（二） 混凝土施工工藝

施工工藝造成的馬蹄面氣泡與上述混凝土自身缺陷相比，混凝土的拌合及澆筑施工工藝對蹄面氣泡的產生影響更大，但更容易控制。

1、在馬蹄面與腹板相交處，因為存在較多的影響施工和振搗的構件，使得這個位置很容易造成施工澆筑和振搗階段的不充分，施工澆筑中的問題重要是混凝土不能很好填充整個”T”梁馬蹄面，在施工過程中就不能很好的預防各種空隙的產生。另一個影響方面是在混凝土的振搗過程中，如果混凝土的澆筑過程不能取到較好的密實效果，那么在混凝土澆筑完成之后的振搗階段可以很好的補救，經過充分的混凝土深入振搗，能夠使混凝土結構更加密實，有效的提高混凝土結構構建的各方面性能，”T”梁馬蹄面的振搗方式一般也是采用常規(guī)的附著式振搗和振動棒振搗，因為”T”梁馬蹄面處有各種鋼筋以及預應力筋分布，加上這個位置的空間較小，各種振搗方式很難深入到振搗位置，無法對產生氣泡的位置進行有效的處理和防治。在施工工藝的處理上，通常是利用其相鄰位置的充分振搗，引起混凝土的充分振動，周圍振搗施工過程中，在振動的影響下，混凝土內部的氣泡會沿著分布鋼筋或者模板內壁向上移動，最終能夠將氣泡移除，所以在施工安裝模板的過程中要充分保障氣泡移動路徑的順暢，防止氣泡無法有效的向上移動，在技術處理上是將有棱角的位置做成圓角狀，增加棱角位置平滑度;氣泡在上升的過程中也會沿著模板向上，但是模板如果粗糙度過大，那么就會影響氣泡向上移動的趨勢，在模板放置固定之前，應該做好充分的打磨或者采取有效的減少摩擦力的措施。

2、脫模劑粘度過高的影響。在混凝土澆筑施工的過程中，為了能夠在后期拆模的過程中，很便捷的分離模板和混凝土結構，通常在混凝土澆筑之前會在模板的表面，均與的涂刷一層脫模劑，脫模劑能夠有效的隔絕模板與混凝土的粘結作用，并且能夠保障混凝土結構構件的表面較為光滑平整，但是對于”T”梁馬蹄面的氣泡控制來說，因為氣泡需要沿著模板內表面緩慢的排出，那么在模板上涂刷的脫模劑就會對氣泡的上升排出過程產生較大的粘結阻礙作用，使得氣泡不能有效的排出。

3、澆筑方式的影響。因為”T”梁馬蹄面處的鋼筋分布較為密集，在混凝土澆筑的過程中，不能有效的填充結構位置的各個空間部分，主要表現(xiàn)在三種澆筑的過程中，一是在混凝土垂直澆筑時，因為鋼筋和預應力管道的阻礙，在鋼筋底部的區(qū)域內可能存在較大的混凝土未填實的區(qū)域，而垂直建筑的混凝土無法有效的填充這部分區(qū)域;二是在梁體從一側向另一側的澆筑過程中，因為先澆筑的混凝土流動過程中在模板中滯留了較多的水分，到達”T”梁馬蹄面處時，混凝土的水分比例已經大大的減少，而繼續(xù)隨著混凝土向前的移動過程中，會因為混凝土本身的和易性下降而導致較多的空隙以及氣泡出現(xiàn);三是在混凝土水平分層澆筑的過程中，分層厚度如果過大，在氣泡受到振動作用而排除的過程中會因為混凝土覆蓋厚度加大的原因，而無法完全排除所有的氣泡。

4、 附著式振動器使用的影響。在混凝土施工澆筑的過程中要及時的對剛澆筑的混凝土進行有效的振搗，對于”T”梁馬蹄面處的混凝土振搗，即使不能有效的深入混凝土內部，也要依靠振搗設備的振動能力將混凝土內部的氣泡通過振動效應排除，因此”T”梁馬蹄面處的混凝土振搗對于振搗設備的要求更高，如果因為振搗器的振搗能力不足或者振搗器出現(xiàn)故障，不能有效的產生良好的振搗效果，那么在”T”梁馬蹄面處產生氣泡病害可能性的風險就會增加。對于”T”梁馬蹄面處的振搗方法也要嚴格按照工藝要求進行，其振搗的區(qū)域分為引導區(qū)、主振區(qū)與復振區(qū)三個區(qū)域，對于不同的振搗區(qū)域應該采取有效的振搗方式，如果在施工過程中，針對每個區(qū)域的振搗方式不能有效的采用科學的技術控制措施，就很有可能造成作用區(qū)混亂，功能減弱或過振，將造成振動不密實、分層、氣泡在排出不徹底等外觀缺陷。

5、振動棒使用的影響。對于”T”梁馬蹄面處的混凝土振動棒插入式振搗來說，因為需要考慮該位置較密的鋼筋和預應力筋的分布，在選擇振動棒的過程中不能選無法插入的直徑較大的振動棒，同時也要保障在振動棒的振動過程中，不會對已經綁扎固定好位置的鋼筋和預應力筋產生較大的振動破壞，如果對二者的位置和綁扎效果造成了較大的傷害，必然會影響構件后期的使用性能。

三、”T”梁馬蹄面氣泡的防治措施

（一）控制混凝土性能

混凝土的性能對”T”梁馬蹄面的氣泡病害的防止具有重要的控制作用?；炷列阅艿目刂剖紫染鸵獜目刂平M成材料的質量上入手，充分做好各種混凝土原材料的進場檢驗以及實驗室性能檢驗，保證材料符合混凝土的良好級配的控制要求，比如水泥入場時，就要對水泥的出廠日期、水泥的類型以及型號等具體的參數(shù)指標進行檢驗，對于出廠時間不足，不能形成穩(wěn)定的化學性能的水泥不得直接使用，可以將水泥暫時存放于干燥密閉的倉庫中存放幾天，當水泥的使用性能符合要求時再進行相關混凝土混合料的制備工作。對水泥的性能檢測要通過制作標準的立方體試塊，進行試塊的實際破壞實驗確定水泥的性能質量;對粗骨料進場控制的措施首先是通過觀察法，粗骨料的類型，整體的形狀規(guī)格進行檢測，對于片狀骨料較多的入場材料要杜絕其作為混凝土原材料的使用?；炷粱旌狭系闹苽湟凑占夹g方案要求的配合比控制混合料的級配比例，對混凝土的進行充分的攪拌，對混凝土的和易性進行相關坍落度實驗檢驗，如果發(fā)現(xiàn)混凝土的和易性不能有效的到達技術規(guī)范的要求就要對混凝土混合料采取有效的改善措施。

（二）優(yōu)化施工工藝

優(yōu)化施工工藝在”T”梁馬蹄面的氣泡病害的防止中能夠起到良好的控制效果，同時不斷優(yōu)化施工工藝也能夠有效的較少混凝土結構中存在的各種性能問題，同時在不額外增加成本的情況下能夠取得良好的氣泡控制效果。

1、在梁馬蹄面模板的制作安裝過程中，要注意控制模板的粗糙度和棱角處的處理，對該處的模板進行重點的光滑度打磨，保證氣泡在上移排除的過程中不會受到較大的模板摩擦力阻礙作用，棱角處可以采取打磨或者安裝棱角過渡裝置的措施，充分保障棱角處的構件沒有特別大的角度值。

2、脫模劑在模板處的使用上也不是越多越好，因為較多的脫模劑會對氣泡的排除產生較大的阻礙性，所以要控制好脫模劑的用量，脫模劑的涂抹程度不能出現(xiàn)淌積現(xiàn)象，對于過多的脫模劑可以進行適當擦除，如果造成了擦除區(qū)域的脫模劑不均勻就應將該區(qū)域的脫模劑全部擦除后重新涂抹。調節(jié)好脫模劑的脫模效果與排除氣泡效果的內在矛盾。

3、在混凝土的澆筑過程中，為了控制混凝土混合料能夠充分填充滿整個”T”梁馬蹄面，在澆筑過程中采取先通過隔墻位置下料的施工方式，待觀察到混凝土自梁底上浮填滿至預應力管道上方后，再澆筑兩隔墻間部分?；炷翝仓捎眯毕蚍侄巍⑺椒謱?、循序漸進，一次澆筑完畢的澆筑方式，分層厚度不得大于 30cm，每層混凝土待振動密實后再澆筑下一層。

4、澆筑混凝土混合料之后，及時對澆筑完成之后的混合料進行振搗，能夠有效的消除”T”梁馬蹄面的氣泡，在振搗之前要對鋼筋以及預應力筋的位置分布有較好的把握，在振搗過程中，盡量避免對二者產生較大的破壞作用。在振搗器的選擇上要根據(jù)實際情況進行選擇，所選的振搗設備能夠充分的對混凝土結構進行振搗，將混凝土內的氣泡全部排出。振搗器在使用之前，要充分檢查振搗器的使用性能，如果發(fā)現(xiàn)振搗的工作性能出現(xiàn)異常，就要及時的對振搗設備進行維修或者替換，保證設備能夠有效開展相關的施工工藝。振搗時間要控制好，一般以混凝土混合料的不再沉落、不再出現(xiàn)氣泡、表面呈現(xiàn)浮漿視為振搗達到技術要求。根據(jù)劃分好的各振搗區(qū)的振搗要氣開展相關工作，采用插入式振搗器振搗混凝土時，要采取快插慢拔的施工方式，振動棒插入距離不超過作用半徑的 1.5 倍。

四、結語

雖然330國道武義江大橋改建施工過程中，在“T”型梁馬蹄面氣泡成因及其防治措施研究中取得了一定的成果，在目前的混凝土施工技術控制中仍然存在較多的問題，主要表現(xiàn)在施工技術方案本身存在一定的問題，同時施工人員在施工操作上，不能有效的執(zhí)行相關的技術規(guī)范要求，“T”型梁馬蹄面氣泡的病害控制上還應該不斷的完善各種技術和施工問題。

參考文獻：

[1] 馬璐，蔣樹屏，林志，等. 造成”T”梁馬蹄面氣泡病害的原因和解決措施 [J].公路交通技術，2011.

[2]吳波明，張仕勵，周劍偉，等.公路互通立交型式”T”梁馬蹄面氣泡問題分析[J].公路工程，2009.

[3]金連大，呂華強.”T”梁馬蹄面施工技術控制措施的探討[J].北方交通，2014.

[4]”T”B/”T”3043-2005.預制后張法預應力混凝土鐵路橋簡支 “T” 梁技術條件.