預(yù)制T梁混凝土表面氣泡成因分析及處理方式

鄭 勇

(上海建工集團(tuán)股份有限公司，上海 200080)

0 引 言

預(yù)應(yīng)力T梁在我國目前廣泛運用于鐵路、公路等橋梁施工中，屬于一種上跨結(jié)構(gòu)梁型。在多年施工過程中發(fā)現(xiàn)，其腹板及馬蹄面氣泡過多且容易產(chǎn)生孔洞，是一項難以根除的質(zhì)量通病，缺陷比例占50%以上。解決腹板及馬蹄面氣泡及空洞過多問題，成為T梁預(yù)制過程中質(zhì)量控制的關(guān)鍵所在。

正在建設(shè)中的環(huán)天府新區(qū)快速通道起于眉山市西南，途經(jīng)眉山市彭山區(qū)、仁壽縣，止于是簡陽市三岔湖旅游環(huán)線，線路全長48.512 km。全線共有大小橋梁30余座，其中25 m T梁50片，30 m T梁約1 288片、40 m T梁1 943片，混凝土強(qiáng)度C50。

1 問題的提出

1.1 現(xiàn)狀調(diào)查

通過對該項目二工區(qū)梁場2019年3月1日至2019年3月20日期間澆筑的30片T梁現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，30片T梁梁體表面存在大量氣泡，特別是在T梁馬蹄部位存在大量氣泡，不但嚴(yán)重影響混凝土的外觀質(zhì)量，同時對T梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性也產(chǎn)生一定影響。

根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計分析結(jié)論顯示，T梁混凝土表面氣泡平均值達(dá)到88個/m2，個別T梁表面氣泡甚至達(dá)到100個/m2以上。當(dāng)混凝土表面氣泡數(shù)達(dá)到一定規(guī)模后，將會降低混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：因此需要找出T梁混凝土氣泡產(chǎn)生的原因，通過一定技術(shù)措施減少混凝土表面氣泡含量。

1.2 原因分析

(1)混凝土自身原因

①集料本身原因

T梁生產(chǎn)所用的粗骨料為5～10 mm，10～20 mm的二級級配碎石，細(xì)骨料采用的是細(xì)度模數(shù)為2.6～3.0的硬質(zhì)潔凈機(jī)制砂。如果存在以下問題將導(dǎo)致粗骨料中的空隙未被細(xì)骨料完全填充，產(chǎn)生氣泡。

a骨料本身級配不合理；b配合比中粗骨料偏多；c碎石針片狀顆粒含量過多；d配合比中砂率過小。E集料含泥量偏大。

②水泥化學(xué)成分的影響

熱水泥，即指從水泥生產(chǎn)出來至使用時的時間不夠長，其化學(xué)成分的穩(wěn)定性不夠，產(chǎn)生較多的氣泡；熱水泥的另一項危害是減弱混凝上的保水性，造成混凝土的離析分層同題。

③外加劑的原因

為了保證混凝土工作性能，通常會在混凝土中摻加一定劑量的減水劑或是引氣劑。大多數(shù)外加劑屬于陰離子表面活性劑，有木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸鹽聚羧酸鹽系高效減水劑等。加入混凝土拌合物后對水泥顆粒有分散作用，能改善其工作性，減少單位用水量，改善混凝土拌合物的流動性；同時也減少單位水泥用量，節(jié)約水泥。

由于外加劑的親水基極性很強(qiáng)，因此水泥顆粒表面的外加劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水氣膜，這層水膜具有很好的潤滑作用。同時由于混凝土不充分振搗，水氣膜易形成連通性較大的氣泡。再加上引氣劑的作用，易造成氣泡吸附于模板表面而產(chǎn)生氣泡。

④水膠比的原因

在施工過程中，為加快模板的周轉(zhuǎn)，提高T梁的脫模強(qiáng)度，常減少混凝土中水的用量，但水灰比過小會造成混凝土流動性差，振搗不密實，易出現(xiàn)氣泡、蜂窩、麻面等外觀質(zhì)量問題。

⑤混凝土和易性的影響

a水泥漿越多，流動性越大，振搗更加密實，外觀缺陷越少，但強(qiáng)度將受影響。反之強(qiáng)度越高，但振搗困難，易出現(xiàn)氣泡等外觀缺陷。

b保水性差會導(dǎo)致混凝土水分與骨料層、砂漿層分離，造成混凝土疏松，分層。

⑥攪拌時間

攪拌時間是混凝土生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)，如果攪拌時間太短，易造成混凝土攪拌不均勻，混凝土中各組分之間產(chǎn)生不均勻反應(yīng)，易造成氣泡不均勻聚集，使氣泡不易排出。而混凝土攪拌時間也不易過長，如果攪拌時間過長，混凝土與空氣接觸易產(chǎn)生跟過氣泡。因此應(yīng)依據(jù)規(guī)范及現(xiàn)場試驗確定合理攪拌時間。

(2)混凝土施工工藝原因

①脫模劑粘度過大影響

模板上的脫模劑粘度過高，吸附模板表面氣泡，造成氣泡難以上浮排除。

②混凝土澆筑方式影響

在澆筑過程中，以下錯誤的操作將造成氣泡、分層、不密實等外觀缺陷。

a由于馬蹄面預(yù)應(yīng)力管道及鋼筋過密，部分混凝土不易落下，水泥漿流失造成氣泡、分層、不密實等外觀缺陷。

b從一端向另一端澆筑主梁時，水泥漿向前流失，造成氣泡分層、不密實等外觀缺陷。

c水平分層澆筑時，分層厚度如果過大，造成振搗與氣泡排出困難。

③附著式振搗器振搗的影響

a附著式振動器損壞或振動能力不匹配，造成振動力不足，將造成混凝土振動不密實，氣泡排出不徹底，特別是厚度最大的下翼緣部位、馬蹄面部位。

b附著式振動器振搗持續(xù)時間及頻率不合理，使混凝土振搗不到位，造成混凝土振動不密實，氣泡排出不徹底，以下翼緣部位、馬蹄面部位為主。

2 T梁混凝土表面氣泡的防治措施

2.1 做好混凝土質(zhì)量控制

(1)做好原材料的進(jìn)場復(fù)檢，級配不滿足要求骨料嚴(yán)禁使用，針片狀含量超標(biāo)的骨料不得使用，集料的含泥量應(yīng)控制在規(guī)范要求范圍內(nèi)。

(2)出窯后存放時間過短的水泥(熱水泥)性能不穩(wěn)定，水化熱大，安定性差，入場后至少存放3 d以上方可使用，條件允許的情況下，存放7 d以上再使用。

(3)優(yōu)化配合比，按規(guī)定的時間和精度拌制混凝土，按配合比設(shè)計的坍落度檢査用水量，檢査混凝土的和易性，保證混凝土質(zhì)量。

(4)減水劑中添加一定劑量的消泡劑，降低混凝土氣泡含量。

(5)嚴(yán)格控制混合料有效拌和時間，確保拌和時間不小于90 s。

(6)對于脫模劑的選擇，盡量不要采用黏性較大的油性脫模劑，應(yīng)采用黏性小的水性脫模劑，以減少氣泡吸附于模板。

2.2 施工工藝控制

(1)澆筑梁體混凝土?xí)r，嚴(yán)格控制分層高度。第一次分層高度控制在低于馬蹄倒模上角5～10 cm?；炷翝仓捎眯毕蚍侄?、水平分層、循序漸進(jìn)，一次澆筑完畢的澆筑方式，分層厚度不得大于30 cm，每層混凝土待振動密實后再澆筑下一層。

(2)插入式振搗一般垂直振搗，也可斜向插入，操作時應(yīng)遵循“快插慢拔”；混凝土分層澆筑時，每層混凝土的厚度不超過振動棒棒長的1.25倍，一般控制在500 mm以內(nèi)；每一點的振動延續(xù)時間宜為20～30 s，以混凝土停止下沉、不出現(xiàn)氣泡、表面呈現(xiàn)浮漿為度；插入式振動器的移位間距應(yīng)不超過振動器作用半徑的1.5倍，于側(cè)模應(yīng)保持50～100 mm的距離，且插入下層混凝土中的深度宜為50～100 mm。

(3)合理控制附著式振動器振動時間及次數(shù)：由施工技術(shù)人員對附著式高頻振動器振動時間與T梁氣泡數(shù)量對比統(tǒng)計確定：振動時間控制在50 s時，混凝土腹板面出現(xiàn)輕微的水波紋狀云斑，氣泡數(shù)量減少，但是，隨著振動時間的加長，云斑趨于嚴(yán)重。根據(jù)不同的高頻附著式振動器振動時間和氣泡數(shù)量最終確定振動時間控制在30～45 s。同時根據(jù)分層分段確定開啟附著式振動器次數(shù)。

3 改進(jìn)效果

通過采用上述改進(jìn)措施完成后，對2019年4月1日～30日期間生產(chǎn)的45片T梁表面氣泡進(jìn)行檢查。檢查結(jié)果表面T梁梁體表面氣泡平均個數(shù)由原來的88 m2降至17 m2。

4 結(jié) 論

T梁外觀質(zhì)量的重要性越來越突出，已成為橋梁施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。本文通過對T梁馬蹄面氣泡的產(chǎn)生原因進(jìn)行了初步的分析，并提出相應(yīng)的解決思路和辦法，主要措施包括。

(1)做好原材料的進(jìn)場控制(集料、水泥、外加劑、摻合料、消泡劑、脫模劑等)；(2)優(yōu)化混凝土配合比，嚴(yán)格控制混凝土坍落度和易性，確保混凝土質(zhì)量；(3)減水劑中添加一定劑量的消泡劑，降低混凝土氣泡含量；(4)調(diào)整人工插入式振動棒振搗方法，改善振搗效果；(5)合理選擇振搗設(shè)備最佳的振搗時間、振搗頻率、振搗次數(shù)和合理的振搗半徑；(6)加強(qiáng)現(xiàn)場操作人員的施工技術(shù)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，努力提高的操作人員的操作技術(shù)水平。