【分析】混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)氣泡原因分析及排除方法
混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)氣泡原因分析及排除方法
在建筑施工中，常常會(huì)產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)氣泡的問(wèn)題，其不僅僅影響了工程的美觀，還會(huì)給工程質(zhì)量帶來(lái)某些問(wèn)題，嚴(yán)重的甚至可能引發(fā)建筑安全。因此，對(duì)于建筑混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)氣泡這種影響建筑安全的問(wèn)題是當(dāng)前必須解決的。本文將首先對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)氣泡產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并通過(guò)分析提出相應(yīng)的解決方案，并提出一些建議，希望通過(guò)此次對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生氣泡的研究能夠給建筑施工人員和技術(shù)人員們帶來(lái)一些啟發(fā)。
隨著現(xiàn)代建筑施工工程的進(jìn)步，混凝土施工引來(lái)了新的工藝和技術(shù)。新技術(shù)新工藝的快速發(fā)展，使得混凝土表面的裝飾效果要求越來(lái)越高。但在新工藝和新技術(shù)快速發(fā)展的前提下，對(duì)于消除混凝土表面氣泡的研究趨勢(shì)卻相對(duì)來(lái)說(shuō)比較慢，還沒(méi)有形成極大的重視。氣泡的形成主要是屬于一種物理原因，同時(shí)也存在著施工操作中的影響。在混凝土施工過(guò)程中，由于受到了配合比、原材料、施工工藝和脫模劑等因素的影響，混凝土表面乃至結(jié)構(gòu)內(nèi)都可能會(huì)出現(xiàn)蜂窩麻面和結(jié)構(gòu)內(nèi)氣泡，這已經(jīng)成為了一種常見(jiàn)的困擾著建筑施工的重要難題，其不但影響了建筑混凝土面的表現(xiàn)效果和美觀，而且還會(huì)在一定程度上危及到建筑質(zhì)量安全。對(duì)于混凝土表面形成氣泡麻面的問(wèn)題，還能夠采用派施工人員進(jìn)行修補(bǔ)，但如果結(jié)構(gòu)內(nèi)出現(xiàn)氣泡則就不是那么簡(jiǎn)單了。但氣泡也分為優(yōu)劣之分，即“無(wú)害氣泡”和“有害氣泡”，大體上來(lái)說(shuō)，在混凝土中形成的微小氣泡屬于“無(wú)害氣泡”。從混凝土結(jié)構(gòu)理論上來(lái)說(shuō)，這種氣泡不但不會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，同時(shí)它還有助于提高混凝土的耐久性。但如果在混凝土中所形成的氣泡過(guò)大，那么則可以定性為“有害氣泡”，有害氣泡屬于破壞了建筑結(jié)構(gòu)的范疇，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)建筑的安全事故，造成不可挽回的嚴(yán)重后果。
一、混凝土產(chǎn)生氣泡的原因
1、骨料大小不合理，級(jí)配不合理
前面提到了，混凝土氣泡的形成的主要是屬于物理原因，其根據(jù)集料級(jí)配密實(shí)遠(yuǎn)離來(lái)看，如果在施工過(guò)程中材料本身級(jí)配不合理，以及粗集料偏多骨料大小不當(dāng)，石料中的針片狀顆粒含量過(guò)多。同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際使用的砂率比實(shí)驗(yàn)室提供的砂率要少，使得其細(xì)料不能夠填充粗集料之間的空隙，則可以導(dǎo)致集料的不密實(shí)，產(chǎn)生空隙，這樣就會(huì)為氣泡的產(chǎn)生提供了先決的條件。
2、水泥的用水量較大，混凝土的水灰比較高
在水泥的拌合過(guò)程中，如果水泥和水之間的比例不合理，也會(huì)產(chǎn)生氣泡，其是混凝土氣泡產(chǎn)生的又一個(gè)原因。在進(jìn)行試配混凝土?xí)r，所考慮水泥的用量主要是針對(duì)其強(qiáng)度，所以水泥的用量一般不敢增加，如果在滿足混凝土的強(qiáng)度的前提之下，進(jìn)行增加水泥的用量，那么混凝土的氣泡會(huì)有所減少，不過(guò)這樣做會(huì)增加水泥的用量，使得施工成本相應(yīng)的增加。在用水量較大的混凝土拌和過(guò)程之中，因?yàn)樗退嗟乃磻?yīng)消耗部分用水量較為小，則使得自由水、薄膜結(jié)合水相對(duì)較多，從而增大了水泡的形成機(jī)率。所以，水灰比較高，用水量較大的混凝土產(chǎn)生氣泡的可能性較高。因此，在進(jìn)行水泥拌和的過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格的控制入模時(shí)的坍落度 。
3、外加劑和水泥自身的化學(xué)成分的因素
在導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生氣泡的原因中，混凝土的外加劑和水泥自身的化學(xué)成分也占據(jù)了一部分的產(chǎn)生原因。雖然由于化學(xué)成分產(chǎn)生氣泡的機(jī)率比物理原因小得多，但其還是存在著不容忽視的因素。商品混凝土一般需要長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸才能到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)，其為了滿足長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸、攪拌、泵送、振搗的要求，所以必須在其中添加外加劑。外加劑有很多種，目前市場(chǎng)上主要使用的外加劑大多是引氣型的減水泵送劑，其加入到商品混凝土之中后，可以使得混凝土在攪拌中引入大量的、均勻、穩(wěn)定而封閉的、微小的氣泡，大大改善混凝土的粘聚性和保水性，減少混凝土泌水和離析，提高混凝土的流動(dòng)性，并能使混凝土的坍落度損失率大幅降低，更加有利于混凝土的澆筑施工。引氣劑還能提高混凝土的抗凍性和抗?jié)B性，但會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。常用的引氣劑有松香熱聚合物、松香皂、烷基磺酸鈉、脂肪醇硫酸和乙基多羥硅油。
引氣型減水劑的種類和摻量的不同，所產(chǎn)生的氣泡的大小和數(shù)量也將會(huì)不同。當(dāng)加入松香類引氣劑時(shí)，所產(chǎn)生的氣泡會(huì)比其它類型的外加劑要稍微的多一點(diǎn)。
4、攪拌時(shí)間對(duì)混凝土氣泡產(chǎn)生的影響
在混凝土的攪拌過(guò)程中，如果不進(jìn)行均勻的攪拌，外加劑多的部位所產(chǎn)生的氣泡就會(huì)多一些。沒(méi)有拌和到外加劑的不就就會(huì)出現(xiàn)坍落度損失較大、坍落度不均勻、離析等現(xiàn)象。但如果為了攪拌得均勻徹底，采用過(guò)度的攪拌時(shí)間，則又會(huì)使得混凝土中所形成的氣泡越來(lái)越多。從而產(chǎn)生反效果，極大程度的影響了建筑外表的美觀，以及建筑安全。
5、施工中振搗手的不規(guī)范操作所形成的混凝土氣泡
混凝土在施工中要經(jīng)過(guò)一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)就是振搗。振搗需要振搗手的操作，良好的振搗可以使得混凝土的結(jié)構(gòu)更密實(shí)。振搗操作的要領(lǐng)主要包含對(duì)分層振搗的高度和振搗的時(shí)間的良好掌握，分層高度越高，則混凝土內(nèi)部的氣泡就越不容易排出。但振搗的時(shí)間如果過(guò)于長(zhǎng)或者過(guò)于短，那么混凝土表面的氣泡缺陷就會(huì)越來(lái)越多。振搗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使得混凝土內(nèi)部的微小氣泡在機(jī)械作用下出現(xiàn)嚴(yán)重的破滅重組，使得混凝土出現(xiàn)不密實(shí)而導(dǎo)致的自然孔洞的形成，或是產(chǎn)生出不規(guī)則的較大氣泡。對(duì)于流動(dòng)性較大的混凝土，振搗時(shí)的震動(dòng)力不宜過(guò)大，時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。但對(duì)于干硬性的混凝土，必須適當(dāng)加強(qiáng)震動(dòng)力和延長(zhǎng)震動(dòng)的時(shí)間。當(dāng)混凝土停止下沉并且表面不在出現(xiàn)氣泡時(shí)，則表示振實(shí)，那么方可停止振搗。
6、混凝土的配比設(shè)計(jì)不合理
在施工前的混凝土配比設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)所用的水膠比越大時(shí)，混凝土的結(jié)構(gòu)表面就會(huì)產(chǎn)生越多的氣泡。其是因?yàn)榛炷猎谂浔葧r(shí)其中的水達(dá)到了飽和狀態(tài)之后，多出的水會(huì)從混凝土中排出、并且會(huì)吸附在混凝土的結(jié)構(gòu)表面，被混凝土的自身養(yǎng)護(hù)面吸收，并進(jìn)入混凝土的表層，其后隨著表層被吸收的水分被空氣蒸發(fā)，而形成了氣泡。
7、使用的脫模劑不合理
有些施工單位在施工中選用了油性脫模劑，這種油性脫模劑對(duì)氣泡具有極大的吸附性，混凝土中的氣泡一旦和其解除，便會(huì)被吸附在模板上，從而成型于混凝土結(jié)構(gòu)的表面。混凝土結(jié)構(gòu)面層的氣泡一旦接觸到粘稠性脫模劑，那么就很難隨著振搗作業(yè)時(shí)上升排出，直接導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)氣泡。即使是水性的脫模劑，其對(duì)于混凝土內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡同樣有吸附性，使得在振搗作業(yè)時(shí)不能被全部振搗排出。所以使用同一混凝土卻采用不同的脫模劑，起產(chǎn)生的效果則會(huì)不同。
二、氣泡對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的危害和益處
雖說(shuō)混凝土所產(chǎn)生的氣泡也有起到正面效果的“無(wú)害氣泡”，但“有害氣泡”對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的危害也不容忽視?；炷林械挠泻馀菘梢越档突炷两Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，因?yàn)闅馀葺^大，其減少了混凝土的斷面體積，致使混凝土的內(nèi)部不密實(shí)，所以就影響和降低了混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。而且氣泡還會(huì)降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性，因?yàn)槠涫沟没炷恋谋砻嫘纬闪舜罅康臍馀轀p少了對(duì)鋼筋的有效厚度的保護(hù)層，加速了混凝土的碳化，從而影響混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和安全性。
其次是比較次要的危害，即影響了混凝土表面的外觀，不過(guò)大多數(shù)的建筑在其完工之后，其混凝土的裸面不會(huì)顯露出來(lái)的，所以這個(gè)危害可以忽略不計(jì)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)混凝土中的氣泡的顆粒徑在30-50mm以內(nèi)時(shí)，或者混凝土的含氣量在4%以內(nèi)時(shí)，所形成的這些氣泡不但不會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)出危害，反之還會(huì)增加混凝土的抗凍性、耐久性和抗摻性。當(dāng)在混凝土中摻入了引氣劑并產(chǎn)生許多微小的氣泡后，其會(huì)使得混凝土在地振的作用之下，起到減少混凝土的脆性并增加其韌性。
三、對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的有害氣泡的預(yù)防和改進(jìn)措施
1、對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)
要對(duì)材料進(jìn)行把關(guān)，控制骨料的大小和針片狀顆粒的含量。在備料的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格篩選，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格的材料，并阻止其流入到施工作業(yè)之中。要對(duì)施工材料本身的級(jí)配進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，要盡量使得石料中的針片狀顆粒含量合理。在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)中的砂率進(jìn)行作業(yè)，避免使用不符合實(shí)驗(yàn)時(shí)砂率，從而減少混凝土中形成氣泡。
2、選擇適當(dāng)?shù)乃冶?/span>
在實(shí)際施工之前，應(yīng)當(dāng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)多次進(jìn)行幾組水灰比的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)幾組之間結(jié)果的相互比較，從而選出其中最優(yōu)的水灰比。同時(shí)應(yīng)當(dāng)在保證混凝土強(qiáng)度的前提之下，采用標(biāo)號(hào)較低或相關(guān)物理技術(shù)性指標(biāo)偏差小的一些水泥，從而增大水泥的用量。要用水灰比較低，用水量較少的混凝土進(jìn)行施工作業(yè)。在進(jìn)行水泥拌和的過(guò)程中，要時(shí)刻的嚴(yán)格控制入模時(shí)的坍落度。
3、控制原材料外加劑的質(zhì)量
在原料上，應(yīng)該嚴(yán)格控制外加劑的質(zhì)量。引氣劑的質(zhì)量對(duì)于混凝土的表面所產(chǎn)生的氣泡有著本質(zhì)的影響，所以對(duì)于高性能和高強(qiáng)度的混凝土，則一定要選擇引氣氣泡小。分布均勻穩(wěn)定的引氣型外加劑，避免用產(chǎn)生氣泡較多的引氣型外加劑。要多運(yùn)用引氣型的減水泵送劑，使得混凝土在攪拌中引入大量的、均勻、穩(wěn)定而封閉的、微小的氣泡，從而達(dá)到改善混凝土流動(dòng)性、保水性、粘聚性，降低混凝土坍落度損失的作用。在滿足坍落度要求的前提下，盡量減小水膠化，同時(shí)控制外加劑中引氣劑的含量，使其不大于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。要使得混凝土的含氣量控制在4%以內(nèi)，對(duì)于高強(qiáng)度的混凝土則需要控制在3%以內(nèi)，水膠比越小，產(chǎn)生的氣泡將會(huì)越少。
4、從施工振搗上和施方法上來(lái)減少氣泡的產(chǎn)生
在混凝土施工過(guò)程之中，進(jìn)行振搗時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行分層布料，分層振搗。分層的厚度要不大于50cm，否則氣泡不容易從混凝土內(nèi)部向上排除?；炷恋臐沧?yīng)該按照一定的順序、厚度、和方向分層澆筑，從梁的一端逐層循序進(jìn)展至另一端向相反方向投料，并在距該端4-5m處合攏。分層下料、振搗，每層厚度應(yīng)該不超過(guò)30cm。上層混凝土必須在下層混凝土振搗密實(shí)后方能澆注，否則會(huì)產(chǎn)生不實(shí)的狀態(tài)，影響工程質(zhì)量。在施工中，要采用消泡脫模劑消除混凝土表面的氣泡，并且在模板上建立排氣通道，這樣做可以使得混凝土的表面光滑，提高施工的質(zhì)量。采用光滑的模板時(shí)所產(chǎn)生的氣泡少，而采用表面粗糙的模板時(shí)產(chǎn)生的氣泡則會(huì)多一些。所以在選擇材料上，應(yīng)該盡量選用優(yōu)質(zhì)的、表面光滑的模板，切忌使用表面非常粗糙的模板。
5、用補(bǔ)救的方法來(lái)解決已經(jīng)產(chǎn)生的表面氣泡
在施工中如果已經(jīng)形成了表面的氣泡，則可以使用補(bǔ)救的方法來(lái)解決已經(jīng)產(chǎn)生的表面氣泡。要運(yùn)用用品種、同標(biāo)號(hào)、同配比的水泥、粉煤灰配制，然后進(jìn)行對(duì)混凝土表面所產(chǎn)生的細(xì)微氣泡進(jìn)行填補(bǔ)，這樣做可以起到色系一致、強(qiáng)度等同的效果。不過(guò)進(jìn)行此類補(bǔ)救措施，則最好在混凝土剛拆模時(shí)進(jìn)行，這樣一來(lái)膠結(jié)粉料會(huì)吸收混凝土內(nèi)部多余的水分，或利用給混凝土養(yǎng)護(hù)的水份來(lái)進(jìn)行自身的固化反應(yīng)，從而使其基本達(dá)到和原來(lái)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等同的效果。
6、降低混凝土粘稠度，控制混凝土的和易性
在施工過(guò)程中，應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整混凝土的水灰比、砂率、膠結(jié)材料用量以及外加劑的組分，應(yīng)當(dāng)改善混凝土粘稠性也可提高混凝土結(jié)構(gòu)面層的質(zhì)量。水灰比是影響了氣泡尺寸和間距，通過(guò)對(duì)不同水灰比引氣混凝土氣泡尺寸研究，發(fā)現(xiàn)混凝土氣泡尺寸隨水灰比降低而減小，其會(huì)隨水灰比增大而增加。水灰比對(duì)氣泡間距的影響也一樣，在混凝土引氣量相近的情況下，水灰比越大則氣泡間距就越大，表現(xiàn)為混凝土抗凍性能越差。在施工過(guò)程中，混凝土應(yīng)該嚴(yán)格按照泵送混凝土配合比要求配制，對(duì)于砂率控制在40%左右，坍落度則要嚴(yán)格控制在160±20mm以內(nèi)，并對(duì)粗骨料的粒徑進(jìn)行了嚴(yán)格控制，保證在0.5～25mm。
7、使用合理的脫模劑
施工中，應(yīng)該選取合理的脫模劑，避免使用油性脫模劑。在高速鐵路橋梁、公路橋梁、地鐵隧道、水利大壩、電廠水塔等清水混凝土工程中，常常使用一種高端混凝土模板漆的脫模劑產(chǎn)品。這種脫模劑在 涂刷于橋梁模板、柱模、墩模、大型鋼模等表面具有良好的脫模性能。此外，該漆具有優(yōu)異的附著力、硬度、韌性和耐堿耐磨性能，還解決了鋼模板存放易生銹、混凝土表面有氣泡、混凝土表面易污染、脫模清模困難等難題。所以，在混凝土施工的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)使用新型的，具有良好效果的脫模劑產(chǎn)品，使得混凝土不易產(chǎn)生氣泡。
結(jié)語(yǔ)：
隨著我國(guó)對(duì)建筑工程和建筑技術(shù)的需求不斷的加大，新技術(shù)，新工藝得到了快速的發(fā)展。對(duì)于工程安全和工程質(zhì)量的要求也在不斷的提高，而混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生氣泡的情況，則一如既往的困擾著每一個(gè)從事土建施工的施工人員和工程技術(shù)人員。如何解決在混凝土施工中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，是每一個(gè)建筑工程人員必須面對(duì)的一項(xiàng)課題。通過(guò)此次的研究，我們可以得出一個(gè)結(jié)論，那就是根據(jù)理論是可以減少或消除混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)所產(chǎn)生的氣泡的。但理論終歸是理論，還應(yīng)當(dāng)在實(shí)際操作中進(jìn)行驗(yàn)證。希望通過(guò)此次的研究，可以使得混凝土結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生氣泡的這一常見(jiàn)問(wèn)題得到改善。
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