為保證泵送混凝土的可泵性及耐久性,通常會(huì)加入適量的引氣劑(引氣劑可改善新拌混凝土拌合物的和易性和硬化混凝土的耐久性),但過(guò)大的引氣量(有害氣泡過(guò)多時(shí))對(duì)混凝土的強(qiáng)度會(huì)有直接影響。
混凝土中氣泡的分布情況,即氣孔的大小、氣泡的數(shù)量以及氣泡的分布等都對(duì)混凝土的和易性、強(qiáng)度和耐久性將有明顯影響。
一、混凝土中氣泡類型
混凝土中產(chǎn)生的氣泡,100nm以上的稱之為大害泡,100-50nm的叫中害泡,50-20nm的叫低害泡或無(wú)害泡,20nm以下的稱有益氣泡。
應(yīng)注意的是,混凝土中含氣量適當(dāng),微小氣泡在分布均勻且密閉獨(dú)立條件下,在混凝土施工過(guò)程中有一定的穩(wěn)定性。從混凝土結(jié)構(gòu)理論上來(lái)講,直徑如此小的氣泡形成的空隙屬于毛細(xì)孔范圍或稱無(wú)害孔、少害孔,它不但不會(huì)降低強(qiáng)度,還會(huì)大大提高混凝土的耐久性。
通常可通過(guò)試塊破塊后進(jìn)行觀察:
1、氣泡間距宜大于5倍氣泡直徑以上;
2、大氣泡量不宜過(guò)多及集中;
3、試塊中氣泡分布不宜連成直線,且單一直線上的大氣泡量不宜過(guò)多。
二、氣泡對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的危害
當(dāng)混凝土含氣量超過(guò)4%,且出現(xiàn)過(guò)多大氣泡時(shí),則會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生一定的危害:
(1)降低混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
由于氣泡較大會(huì)減少混凝土斷面體積,致使混凝土內(nèi)部不密實(shí),從而降低混凝土的強(qiáng)度。 混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中規(guī)定,當(dāng)混凝土含氣量每增加1%時(shí),28d抗壓強(qiáng)度下降5%。含氣量大時(shí),每增加1%的引氣量,抗壓強(qiáng)度可能會(huì)降低4%~6%。在低強(qiáng)度混凝土中,含氣量在3-6%時(shí),對(duì)強(qiáng)度影響較小。當(dāng)遇到引氣量值超過(guò)6%以上情況時(shí),抗壓強(qiáng)度勢(shì)必受到較大影響。
(2)降低混凝土的耐腐蝕性能
由于混凝土表面出現(xiàn)了大量的氣泡,減少了鋼筋保護(hù)層的有效厚度,加速了混凝土表面碳化進(jìn)程,從而影響其抗腐蝕性能。
(3)嚴(yán)重影響混凝土的外觀大氣泡會(huì)致使混凝土表明出現(xiàn)蜂窩麻面,影響其外觀。
三、氣泡產(chǎn)生原因
混凝土中產(chǎn)生氣泡的原因比較復(fù)雜,一般主要包括:
1、原材料方面
(1)氣泡與水泥品種有非常密切的關(guān)系
在水泥生產(chǎn)過(guò)程中使用助磨劑(外摻專用助磨劑,廠家非常多,質(zhì)量差異非常大,通常含有較多表面活性劑)的作用下,通常會(huì)產(chǎn)生氣泡過(guò)多的情況,且水泥中堿含量過(guò)高,水泥細(xì)度太細(xì),含氣量也會(huì)增加。
另外,在水泥用量較少的低標(biāo)號(hào)混凝土拌和過(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)致氣泡形成的機(jī)率明顯增大(混凝土中水泡蒸發(fā)后成為氣泡)。這便是用水量較大、水灰比較高的混凝土易產(chǎn)生氣泡的原因。
建議:不同品牌的水泥,產(chǎn)生的氣泡量會(huì)有明顯不同。優(yōu)先選擇低堿、不摻助磨劑、適應(yīng)性強(qiáng)、有一定品牌、規(guī)模較大、質(zhì)量穩(wěn)定且試配中氣泡較少的水泥品種。
(2)外加劑類型和摻量對(duì)氣泡的形成有很大影響
如混凝土中含有大泡特別多,通??赡苁峭瑴p水劑中的較差引氣成分有關(guān)。一般減水劑(特別是聚羧酸類減水劑和木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑)中或泵送劑中可能會(huì)摻入一定引氣成份的引氣劑,減水劑用量增加,氣泡也會(huì)增加;另外,當(dāng)加入的外加劑為松香類引氣劑時(shí),所產(chǎn)生的氣泡比其他類型的外加劑要稍多一些。
建議:讓減水劑復(fù)配廠,取消減水劑中的引氣組份。進(jìn)行減水劑復(fù)配時(shí),在選擇復(fù)配材料時(shí),不宜采用已發(fā)酵或長(zhǎng)時(shí)間存放的原材料,如紙廠或糖廠的廢液等(通常有較明顯的異味或臭味)。
(3)粗細(xì)骨料對(duì)氣泡的產(chǎn)生也有一定影響
根據(jù)粒料級(jí)配密實(shí)原理,在施工過(guò)程中.材料級(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過(guò)多,以及生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際使用砂率比試驗(yàn)室提供的砂率偏小,這樣細(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,為氣泡的產(chǎn)生提供了條件。
砂的粒徑范圍在0.3-0.6mm時(shí),混凝土含氣量最大,而小于0.3mm或大于0.6mm時(shí),混凝土含氣量會(huì)顯著下降。
2、施工方面
(1)攪拌時(shí)間對(duì)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生氣泡會(huì)有不同影響
如果攪拌不勻,外加劑多的部位所產(chǎn)生的氣泡就會(huì)多(同樣水灰比)。但過(guò)分?jǐn)嚢栌謺?huì)使混凝土內(nèi)部形成氣泡越來(lái)越多,從而產(chǎn)生負(fù)面影響。 (2)脫模劑使用不當(dāng)會(huì)影響氣泡的產(chǎn)生
由于有些施工單位延用了老的脫模劑,常常使用的是機(jī)械廠回收下來(lái)的廢機(jī)油,這種廢機(jī)油對(duì)氣泡具有極強(qiáng)的吸附性,混凝土內(nèi)存在氣泡一經(jīng)與之接觸,便會(huì)吸附在模板上而成型于混凝土結(jié)構(gòu)的表面。還有一種脫模劑,即使是水性脫模劑,但對(duì)混凝土產(chǎn)生的氣泡仍然有吸附的作用,使混凝土內(nèi)的氣泡無(wú)法隨機(jī)械振搗而隨著模板的接觸面逐步上升,從而無(wú)法排出混凝土內(nèi)部所產(chǎn)生出來(lái)的氣泡。應(yīng)慎重選擇脫模劑。
(3)振搗情況影響氣泡的產(chǎn)生
由于施工中振搗的環(huán)境不一,振搗手的操作對(duì)混凝土表面出現(xiàn)氣泡的多少也有著根本的不同。作為混凝土結(jié)構(gòu),振搗越好混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)越密實(shí),從分層振搗的高度和振搗時(shí)間兩個(gè)方面來(lái)解釋,分層的高度即每次下料的高度越高,則混凝土內(nèi)部的氣泡就越不容易往上排出。但振搗的時(shí)間越長(zhǎng)(超振)或越短(欠振)以及未振搗到的地方(漏振)對(duì)混凝土的表面氣泡缺陷就會(huì)越來(lái)越多。超振會(huì)使混凝土內(nèi)部的微小氣泡在機(jī)械作用下出現(xiàn)破滅重組,由小變大。欠振和漏振都會(huì)使混凝土出現(xiàn)不密實(shí)而導(dǎo)致的混凝土自然空洞或空氣型的不規(guī)則大氣泡。
四、混凝土表面有害氣泡的排查方案及改善措施
針對(duì)混凝土表面出現(xiàn)的有害氣泡,需采用一定的排查手段,找出其原因并加以改善。CTF增效劑中不含任何引氣組份,但在不同的減水劑或泵送劑、水泥的共同作用下,可能會(huì)出現(xiàn)氣泡較多的情況,通過(guò)技術(shù)手段一般氣泡也是可以控制的。
1、原材料方面
(1)首先檢驗(yàn)所用水泥的品種、性能和標(biāo)號(hào),廠家有多家水泥供應(yīng)商的,優(yōu)先使用產(chǎn)生氣泡少、含堿量低的水泥,水泥標(biāo)號(hào)應(yīng)與混凝土配合比標(biāo)號(hào)相適應(yīng)。
(2)其次檢查所使用的外加劑。目前這方面的品牌很多,不能一概而論。但對(duì)于實(shí)際生產(chǎn),最簡(jiǎn)便易行的辦法就是多做幾組試件,選取化學(xué)成分品質(zhì)優(yōu)良的外加劑用于生產(chǎn)。
減水劑中含引起成份的,試用不同的減水劑比較選用,可通知減水劑生產(chǎn)企業(yè),取消加入帶引氣成份的引氣劑或控制其引氣量,一般混凝土中使用的外加劑引氣量控制在4%以內(nèi),高標(biāo)號(hào)混凝土(如C50,C60)控制在3%以內(nèi)。
需使用引氣劑時(shí),應(yīng)選擇引氣氣泡小、分布均勻穩(wěn)定的引氣劑,盡量少用含松香類型的引氣劑,這類引氣劑摻入后產(chǎn)生的氣泡較大。
(3)檢查骨料性能。把好材料關(guān),嚴(yán)格控制骨料粒徑和針片狀顆粒含量,備料時(shí)要認(rèn)真篩選,剔除不合格材料。選擇合理級(jí)配,使粗骨料和細(xì)骨料比率適中。
(4)在CTF混凝土增效劑中會(huì)摻入抑制有害氣泡的消泡劑,需經(jīng)過(guò)試驗(yàn)并配合減水劑廠進(jìn)行調(diào)試。消泡劑可以提高混凝土密實(shí)度、均勻度,提高抗?jié)B性能,進(jìn)而提高其強(qiáng)度。
2、施工方面
(1)重視攪拌時(shí)間。特別強(qiáng)調(diào)的是:有的商品混凝土從出廠到施工現(xiàn)場(chǎng)需要很長(zhǎng)的運(yùn)輸時(shí)間,這時(shí)由于可能坍損較大,有的廠家技術(shù)員會(huì)利用外加劑進(jìn)行二次調(diào)配,在這種情況下一定要加強(qiáng)混凝土的攪拌均勻。但不是長(zhǎng)時(shí)間的攪拌,在《建筑工程常用材料試驗(yàn)手冊(cè)》中有明確規(guī)定“引氣劑減水劑混凝土,必須采用機(jī)械攪拌,攪拌的時(shí)間不宜大于5min和小于3min”。攪拌的時(shí)間越長(zhǎng),產(chǎn)生的氣泡也會(huì)越大。
(2)檢查使用的模板和脫模劑。模板應(yīng)保持光潔,脫模劑要涂抹均勻但不宜涂的太多太厚。
西安建筑科技大學(xué)的張潔博教授曾研究論證,從模板的脫模劑上來(lái)消除混凝土表面的氣泡會(huì)起到很好的效果。目前,在市場(chǎng)上已經(jīng)有很多單位研制出了具有消泡化學(xué)成份的脫模劑,這種消泡型的脫模劑在使用后,當(dāng)混凝土產(chǎn)生的氣泡與模板表面脫模劑中所含的消泡劑相遇后,消泡劑會(huì)立即破滅或由大變小,由小變微,使混凝土表面起到極其平滑致密的效果。
(3)注意振搗過(guò)程,嚴(yán)防出現(xiàn)混凝土的欠振、漏振和超振現(xiàn)象。
在混凝土的施工過(guò)程中,應(yīng)分層布料,分層振搗。分層的厚度以不大于50cm為宜,否則氣泡不易從混凝土內(nèi)部往上排出。同時(shí)要選擇適宜的振搗設(shè)備,最佳的振搗時(shí)間,合理的振搗半徑和頻率。
(4)氣溫低、水泥用量大、用水量大等因素都會(huì)直接影響引氣量,應(yīng)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行分析和調(diào)整。
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