圓弧形混凝土預(yù)制構(gòu)件表面氣泡的分析與研究

張忠

（賀州學(xué)院,廣西 賀州542899）

對(duì)混凝土表面氣泡形成的傳統(tǒng)分析方法主要是從混凝土的澆筑、振搗和混凝土材料方面分析,而實(shí)際工程中僅考慮這兩方面原因并不能消除圓弧形構(gòu)件上表面的混凝土氣泡缺陷,本文從圓弧構(gòu)件幾何形狀和氣泡排泄原理分析該缺陷形成原因,進(jìn)而提出消除該缺陷的方法。

1 混凝土氣泡的形成機(jī)理

1.1 混凝土主要是由水泥、石子、砂子、水和外加劑幾部分組成,在混凝土凝結(jié)過(guò)程中發(fā)生物理和化學(xué)反反應(yīng)形成大量熱量以水蒸氣方式排放出,水蒸氣通過(guò)混凝土表面排到大氣中。

混凝土中水泥水化反應(yīng)化學(xué)公式為:

普通硅酸鹽水泥、水、砂、石子攪拌后,主要有四種主要熟料礦物與水反應(yīng),伴隨大量熱量產(chǎn)生,分別如下：

1.1.1 硅酸三鈣水化反應(yīng)

所形成的水化硅酸鈣在C/S 和形貌方面與C3S 水化生成的都無(wú)大區(qū)別,故也稱(chēng)為C-S-H 凝膠。但CH 生成量比C3S 的少,結(jié)晶卻粗大些。

1.2 預(yù)制構(gòu)件表面出現(xiàn)氣泡、輕微裂縫,在預(yù)制構(gòu)件表面出現(xiàn)氣泡是常見(jiàn)的現(xiàn)象,這主要是由混凝土的材料組成和混凝土的特性所決定的。因?yàn)榛炷帘旧砘窘M成材料中水占由很大比重,由水產(chǎn)生氣泡是必然現(xiàn)象,由于各種原因?qū)嶋H攪拌混凝土總要添加一些外加劑,而這些外加劑也可產(chǎn)生氣泡,在混凝土攪拌與澆筑過(guò)程中帶入一些空氣形成氣泡。尤其是在地下水建筑物中所采用對(duì)抗?jié)B等級(jí)要求較高的水工混凝土,而現(xiàn)在施工大部分都采用商品混凝土,由于運(yùn)輸距離比較遠(yuǎn),為保證混凝土的和易性,在拌制混凝土過(guò)程中配合料里有意加入一些外加劑如引氣劑,把毛細(xì)管變成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的氣泡以達(dá)到抗?jié)B的效果,致使混凝土形成的氣泡更多[2]。

1.3 傳統(tǒng)分析預(yù)制構(gòu)件表面麻面原因：傳統(tǒng)分析把上弧形表面的麻面等同于一般混凝土蜂窩麻面處理,一般分析為是由于混凝土澆筑時(shí)振搗不密實(shí)、或者是模板面沒(méi)有清潔干凈、混凝土隔離劑沒(méi)有涂抹均勻、混凝土拌合材料質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)等原因。

1.4 從氣泡排放方式和預(yù)制構(gòu)件幾何形狀分析原因：水蒸氣是從底向高處自然排放,當(dāng)水蒸氣從混凝土內(nèi)部蒸發(fā)出后在上模板圓弧處形成阻攔,因構(gòu)件模板是鋼模板透氣性能不好造成水蒸氣無(wú)法直接排放到空氣中,遇到障礙物后冷凝結(jié)成水珠就會(huì)在混凝土表面形成蜂窩點(diǎn),這就是為什么即使把傳統(tǒng)分析原因完全消除也不能消除弧形表面蜂窩麻面的根本原因。

2 解決辦法

2.1 傳統(tǒng)解決該質(zhì)量通病的辦法為：混凝土構(gòu)件預(yù)制完后當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上時(shí),把預(yù)制構(gòu)件上模板拆除,然后用同標(biāo)號(hào)（或高一個(gè)等級(jí)）的砂漿對(duì)蜂窩麻面進(jìn)行修補(bǔ)。

2.2 改進(jìn)的質(zhì)量通病修復(fù)辦法：在混凝土預(yù)制構(gòu)件澆筑混凝土后大約45 分鐘左右（根據(jù)混凝土澆筑時(shí)自然環(huán)境調(diào)整,在混凝土初凝時(shí)間即將結(jié)束時(shí)）,根據(jù)構(gòu)件模板重量和長(zhǎng)度選擇倒鏈2-4 副,分別在預(yù)制構(gòu)件兩端假設(shè)支架,人工用倒鏈同時(shí)起吊預(yù)制構(gòu)件模板,當(dāng)模板起吊到一定高度后,施工人員馬上對(duì)預(yù)制構(gòu)件圓弧處氣泡進(jìn)行人工修復(fù)壓光（因?yàn)榇藭r(shí)混凝土還處于凝結(jié)時(shí)段,通過(guò)修復(fù)器具的擠壓就能消除氣泡麻面,如果氣泡過(guò)大可以用澆筑混凝土?xí)r預(yù)留的同條件混凝土漿修復(fù)）,然后用起重設(shè)備把上模板移離支架安放到另外需要預(yù)制的底模上,為防止水分蒸發(fā)過(guò)快在混凝土表面形成溫度裂紋,用塑料薄膜馬上覆蓋混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù)。或者混凝土氣泡修復(fù)后用倒鏈把上模板放回原位,待混凝土強(qiáng)度達(dá)到脫模強(qiáng)度時(shí),用起重機(jī)再進(jìn)行脫模移放到另外已經(jīng)綁扎好鋼筋籠的預(yù)制構(gòu)件的底模上。

2.3 改變預(yù)制模板支設(shè)方式：傳統(tǒng)預(yù)制模板是水平搭設(shè),模板分底模和頂模兩部分,兩端作擋板,頂模頂部留孔槽澆筑混凝土；改進(jìn)方式為傾斜角度搭設(shè)模板或者直接豎向支設(shè)模板；這樣氣泡直接從底部向頂部排放,在圓弧處不會(huì)形成水泡冷卻凝結(jié)后造成混凝土表面麻面現(xiàn)象。

2.4 改變預(yù)制模板混凝土澆筑口位置：傳統(tǒng)模板在頂模板頂面預(yù)留300mm 寬槽口作為混凝土澆筑入口,改進(jìn)方法是在頂模板兩側(cè)1/4 處預(yù)留兩道300mm 槽口作為混凝土澆筑口及水蒸氣排泄位置。

3 各種解決方法的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 傳統(tǒng)解決該質(zhì)量通病的辦法：優(yōu)點(diǎn)是,施工速度快,造價(jià)低；缺點(diǎn)是修補(bǔ)后的表面顏色及光澤度與原混凝土表面的顏色和光澤不一致,甚至?xí)r間久了修補(bǔ)的砂漿有可能脫落,嚴(yán)重影響了人們的觀感,不符合清水混凝土外觀質(zhì)量要求；為了消除外觀影響,一般吊裝時(shí)把預(yù)制構(gòu)件分正反面,預(yù)制構(gòu)件上表面為反面,吊裝時(shí)面向建筑物內(nèi)部,預(yù)制構(gòu)件下表面為正面,吊裝時(shí)面向建筑物外部,這會(huì)給吊裝施工帶來(lái)一定難度。

3.2 改進(jìn)的質(zhì)量通病修復(fù)辦法：優(yōu)點(diǎn)是混凝土上下面光滑、無(wú)色差,預(yù)制時(shí)間和造價(jià)與傳統(tǒng)方法基本一致；缺點(diǎn)是混凝土頂模板脫模過(guò)早,對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)要求嚴(yán)格。

3.3 改變預(yù)制模板支設(shè)方式：優(yōu)點(diǎn)是完全消除混凝土氣泡問(wèn)題,不影響整體施工工期；缺點(diǎn)是要求支設(shè)模板傾斜角度大于45°才有明顯效果,另外因預(yù)制構(gòu)件兩端一般要留設(shè)較長(zhǎng)的鋼筋,這要求傾斜模板底部要到地面有一定的凈空因?yàn)轭A(yù)制構(gòu)件自重較大,傾斜角度過(guò)大,不宜固定,會(huì)增加預(yù)制模板支設(shè)難度,延長(zhǎng)預(yù)制時(shí)間,同時(shí)增加了預(yù)制構(gòu)件脫模的難度,比傳統(tǒng)解決該質(zhì)量通病的辦法增加了預(yù)制持續(xù)時(shí)間,同時(shí)增加了人工及機(jī)械成本。

3.4 改變預(yù)制模板混凝土澆筑口位置：優(yōu)點(diǎn)是比傳統(tǒng)解決該質(zhì)量通病的辦法提高了混凝土外觀質(zhì)量；缺點(diǎn)是增加了模板制作成本,同時(shí)降低了模板的使用壽命,提高了混凝土澆筑的難度。

4 改進(jìn)的質(zhì)量通病修復(fù)辦法的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及結(jié)論

預(yù)制構(gòu)件混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C30,非泵送混凝土。

4.1 施工進(jìn)度

傳統(tǒng)施工：一天四根混凝土柱,改進(jìn)的質(zhì)量通病修復(fù)辦法：一天四根混凝土柱。

4.2 人力資源

傳統(tǒng)施工：鋼筋工4 人；模板工4 人；混凝土工4 人；改進(jìn)的質(zhì)量通病修復(fù)辦法：鋼筋工4 人；模板工4 人；混凝土工4 人。

4.3 周轉(zhuǎn)料具及設(shè)備

傳統(tǒng)施工：25 噸起重機(jī)一臺(tái)；預(yù)制模板：底模8 套,頂模4套；改進(jìn)的質(zhì)量通病修復(fù)辦法：25 噸起重機(jī)一臺(tái)；預(yù)制模板：底模8 套,頂模4 套；2 噸倒鏈8 副；支撐架8 副。

4.4 改進(jìn)的質(zhì)量通病修復(fù)辦法的現(xiàn)場(chǎng)回彈強(qiáng)度[3]及同條件下預(yù)留試塊試驗(yàn)強(qiáng)度

表1 預(yù)制柱上各測(cè)點(diǎn)回彈值

表2 柱上各測(cè)區(qū)碳化深度

表3 各測(cè)區(qū)強(qiáng)度

表4 混凝土試塊7d 抗壓試驗(yàn)值

表5 混凝土試塊28d 抗壓試驗(yàn)值

4.5 結(jié)論

從對(duì)施工進(jìn)度計(jì)劃的影響、施工質(zhì)量的高低、建筑成本的消耗、施工難度程度考慮,選擇改進(jìn)的質(zhì)量通病修復(fù)辦法為最優(yōu)。

5 注意事項(xiàng)

5.1 上模板起吊時(shí)間的控制,太早混凝土還沒(méi)有成型,太晚混凝土初凝結(jié)束表面沒(méi)有可塑性,無(wú)法直接通過(guò)擠壓消除麻面。

5.2 上模板起吊器具的選擇,首先計(jì)算模板重量（要考慮上下模板有一定的連接力）,選擇倒鏈的種類(lèi)及起吊鋼絲繩的直徑,要有一定的安全儲(chǔ)備系數(shù)。

5.3 混凝土修復(fù)后要及時(shí)進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù),防止水分流失太快,造成混凝土表面裂縫。

5.4 混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行回彈檢測(cè)其強(qiáng)度。