混凝土产生气泡原因分析及预防措施

1、混凝土产生气泡原因分析及预防措施我工区在DK175+990框架涵混凝土混凝土施工中发现表面气泡多,不美观,影响了外观质量,为了在以后工作中进行预防,现在对气泡产生原因进行分析。气泡有无害气泡和有害气泡之分。在混凝土中形成微小气泡属于无害气泡。这种气泡从混凝土结构理论上来讲,它不但不会降低强度,还会大大提高混凝土的耐久性。一、产生气泡的原因产生气泡的原因很多,根据自己经验和请教相关前辈,主要有以下几个方面的原因:(1 级配不合理,粗级料过多,细级料偏少;(2 骨料大小不当,针片状颗粒含量过多;(3 用水量较大,水灰比较高的混凝土;(4 与某些外掺剂以及水泥自身的化学成分有关;(5 使用的脱模剂不

2、合理。混凝土结构面层的气泡一旦接触到粘稠的脱模剂,就很难随着振捣而上升排出。直接导致混凝土结构表面出现气泡(6 与混凝土浇筑中振捣不充分、不均匀有关。往往浇注厚度都偏高,由于气泡行程过长,即使振捣的时间达到要求,气泡也不能完全排出,这样也会造成混凝土结构表面气泡气泡的形成主要是属于一种物理原因。根据集料级配密实原理,在施工过程中,如果使用材料本身级配不合理,粗集料偏多骨料大小不当,石料中针片状颗粒含量过多,以及在生产过程中实际使用砂率比实验室提供的砂率要少,细粒料不足以填充粗集料之间的空隙,导致集料不密实,形成自由空隙,为气泡的产生提供了条件。水泥和水的用量,也是导致气泡产生的主要原因。在实验

3、室试配混凝土时,考虑水泥用量主要是针对强度而言。如果在能够满足混凝土强度的前提下,增加水泥用量,减少水的用量,气泡会减少,但成本会加大。在水泥用量较少的混凝土拌和过程中,由于水和水泥的水化反应消耗部分用水较少,使得薄膜结合水、自由水相对较多,从而让水泡形成的机率增大,这便是用水量较大,水灰比较高的混凝土易产生气泡的原因所在。所以需严控入模坍落度。混凝土的外掺剂和水泥自身的化学成分,也是导致气泡产生的原因。虽然由于化学成分产生的气泡比物理原因产生的气泡,在生产实践中出现的机率要小得多,但这也是一个不容忽视的原因。在混凝土拌和浇筑过程中,容易混进一些空气。混凝土拌和物的气泡既不能自行逸出,也不会靠

4、本身的重量将这些气泡排出,所以振捣是使混凝土获得密实,排除气泡的重要手段。振捣时骨料颗粒相互靠拢紧密,将空气带着一部分水泥浆挤到上部,气泡借助震动力冒出来。振捣能否密实,气泡能否排出和许多因素相关。不同结构类型的混凝土要选用不同的振捣器,振捣器的种类不同,性能也显着不同。浅薄的结构,如桥面铺装层,一结构物,如基础墩台,梁等要用插入式(也叫内震式 振捣器,对于T形梁、箱梁和工字梁的腹板可配以附着式振捣器。振捣时间与气泡的排除有直接的关系。一般来讲,振捣时间越长,力量越大,混凝土越密实。但时间过长,石子下沉,水泥浆上浮,发生分层、泌水、离析现象,使有害气体集中于顶部,形成“松顶”。时间过短,骨料颗

5、粒还没有靠拢紧密,不能将水和多余的空气排出,达不到密实的目的。对于流动性较大的混凝土,震动力不能过大,时间不宜过长;对于干硬性混凝土,则必须强力振捣。振实的标志是:在振捣过程中,当混凝土停止下沉,表面不在出现气泡,就认为已经振实。在一定条件下,延长振捣时间,可以提高振捣效果,但不能增加有效范围。而有效范围之内的气泡才能在振捣过程中排出,所以要选择合理的振捣半径。提高振捣频率,能有效提高震动范围,而频率过大时,振动范围反而又减小。在通常情况下,插入式振捣器的振捣半径是4575 cm ,插入间距大都限制在60 cm 以下。不同的振捣方法,捣实的混凝土厚度也不同。采用插入式振捣器时,分层厚度不应大于

6、振捣棒长度的0.8 倍,采用表面振捣器时,分层厚度不应大于20 cm。振捣有效范围还跟混凝土的稠度有关,一般震动波随着四周距离的延长而减弱,对于干硬性混凝土和易性越差,震动能的衰减越大,有效距离越短,对于流动性大的混凝土则相反。振捣器插入的速度也影响气泡的排出。要求是“快插慢拔”,即插入速度要快,使上下部混凝土几乎同时受到振捣,拔出时则要慢,否则振捣棒的位置不易被混凝土填实,容易形成空隙。温度变化的影响。混凝土受水泥水化热作用、大气及周围温度、电气焊接等因素影响而冷热变化时,发生收缩和膨胀,能产生表面气泡。温度表面气泡区别其它表面气泡最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。其多发生在大体积混凝土

7、表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。这种表面气泡的产生通常无一定规律。二、防预气泡产生的措施(1 严格把好材料关,控制骨料大小和针片状颗粒含量,备料时要认真筛选,剔除不合格材料。(2 通过控制砂子细度模数和中砂粗粒含量,避免混凝土中砂浆的自分离现象(即避免较细的砂子颗粒携带部分水泥浆在混凝土振捣过程中从砂浆中分离出来形成表面浮浆,解决混凝土表面浮浆问题(3 选择适当的水灰比,可以在实验室内多做几组,相互比较从中择优选用。在能保证混凝土强度的前提下,建议采用标号较低或者相关物理技术性能指标偏差小一些的水泥,以增大水泥用量。(4 努力降低实际生产与实验之间的偏差。施工过程中要及时做好材料含水量检

8、测,应该做到每车集料都要过称,如能采用电子计量效果更佳,采取质量比控制,并随时调整现场配合比,使用水量和砂率不致发生较大偏差。(5 水泥应选用普通水泥或硅酸盐水泥,水泥的标号应与混凝土配合比的标号相适应,不宜采用标号过高的水泥,否则会降低混凝土中水泥的用量,影响混凝土的和易性。(6 混凝土的浇注应按一定的厚度、顺序、和方向分层浇筑,从梁的一端一层一层循序进展至另一端向相反方向投料,并在距该端4-5m 处合拢。分层下料、振捣,每层厚度不超过30cm。上层混凝土必须在下层混凝土振捣密实后方能浇注。高度重视混凝土的振捣。要选择适宜的振捣设备,尽量使用插入式振捣器;选用合理的振捣时间、振捣半径和频率,

9、防止漏振或过振;振捣时要“快插慢拔”,且振捣器在振捣新一层混凝土时机头应稍插入到下层,便于两层的结合。(7 模板应保持光洁,脱模剂要涂抹均匀但不宜涂的太多太厚。如条件允许可,在模板上打小孔以排出下面的空气或多余的水分。(8模板要能吸一部分混凝土表面自由水;(9脱模剂也要检测看看和混凝土有反映没,也就是混凝土没凝固时的反映。最后,经过试验室对多种原材料进行配比,发现外加剂和水泥有不兼容现象,导致混凝土气泡过多,我们对这方面进行了优化和调整,避免了这种现象的再次发生。气泡多那是一个综合问题,有模板问题,有脱模剂问题,有工人水平问题只要分析清楚气泡产生的原因,找出相适宜的方法,混凝土的表面气泡是可以

10、消除的。同时,气泡的产生原因往往不是单一造成的,解决的方法也不是一成不变的,我们应根据实际情况作出相应的处理。混凝土表面气泡的产生原因混凝土施工质量涉及结构安全,建设施工各方主体都很重视。但大家更多的是把混凝土强度的控制做为重点,而对其表观质量重视不够。现以本人参加的一建设项目为例谈一谈混凝土表面气泡产生原因及防治措施。正在施工的某高层住宅工程混凝土剪力墙表面气泡较多,我们查阅资料,分析原因,与商品混凝土厂家共同商量,采取了相应的防治措施,使混凝土剪力墙表面气泡现象得到明显改善。现就我们对气泡的认识和防治措施介绍如下。1. 混凝土墙表面气泡的危害在混凝土的成型过程中,由于材料、施工工艺条件等方

11、面的原因,往往会导致混凝土表面产生一些气泡,特别是商品混凝土更易形成气泡。少量的气泡不会对构件或建筑物产生大的影响;但太多的气泡也会带来一些问题。表面气泡的存在不但会影响构件美观,对混凝土的耐久性也产生一定的影响。因此需要对气泡较多的混凝土表面进行二次处理,要花费工料,增加了施工成本。2. 工程基本情况本工程为钢筋混凝土剪力墙结构,地下1 层,地上25层,采用全钢大模板,混凝土使用泵送商品混凝土。混凝土等级为C40(16层以下,C35(16层及以上。在结构施工过程中,一层墙体混凝土出现了较严重的表面气泡现象, 最大气泡直径有5mm,深度有2mm,而且数量较多,分布不均匀。3. 气泡产生的原因根

12、据气泡产生的部位、分布特点、施工操作方法、模板及混凝土情况在现场组织了专题会议对气泡产生原因进行分析、研究。从气泡的分布特点上看,气泡主要产生在墙体上,而梁板上很少,对同一墙面是上部较多下部较少,说明气泡的产生与构件的高度有关,同时也与振捣时间、浇筑厚度等有关。经分析认为产生气泡的主要原因有:3.1 混凝土中掺入外加剂的引气作用会导到混凝土中含气量增加,如果不能有效排出,会导致混凝土剪力墙表面产生气泡。3.2 混凝土中掺合料的多少也会影响气泡数量的增减,目前西安地区的商品混凝土都掺有粉煤灰,粉煤灰会导致混凝土的粘度增加,影响气泡的排出,故商品混凝土中掺合料较多也是导致气泡产生的原因。3.3 大

13、钢模使用机油做脱模剂,粘度很大,施工中又涂刷不均,局部太厚,影响气泡上升,限制了表面气泡的排出,而用竹胶板时气泡相对较少。同时钢大模板封闭太严,表面排气困难。3.4 操作工人振捣时间不足(此类混凝土的振捣时间应比普通混凝土长,插振点不均匀,未按操作规程进行。3.5 一次浇筑厚度太大,致使振捣效果不好,气泡更难于排出,对于剪力墙混凝土的浇筑厚度要严格控制。而现场浇筑剪力墙混凝土时,浇筑厚度的控制措施往往不到位,大部分没有控制措施,仅凭感觉下料。3.6 商品混凝土运送道路较远,混凝土坍落度损失较大,到现场时已很粘,影响气泡的排除。4.1 混凝土原材料的影响。这里主要分析气泡形成的物理原因。骨料级配

14、不合理会直接导致气泡产生,根据骨料级配密实原理,在施工过程中,如果砂石料本身级配不合理,或碎石材料中针片状颗料含量过多,以及在生产过程中实际使用砂率比试验室提供的砂率小,粗骨料间会形成大的空隙,细粒料不足以填充粗骨料之间的空隙,导致骨料不密实,形成产生气泡的自由空隙。另外水泥的多少和水灰比的大小,也是导致气泡产生的重要原因。在试验室做混凝土试配时, 主要是针对强度考虑水泥用量,在能保证强度的前提下,对于较高等级的混凝土应尽量减少水泥量以降低混凝土的粘度,同时水灰比也要尽量小一些,因为当自由水存在于混凝土中时,水分蒸发后便形成气泡。掺合料的多少也会影响气泡数量的增减,当混凝土中水泥的含量可以保证

15、混凝土的强度时,可用掺合料代替部分水泥,适量的掺合料能改善混凝土的和易性,同时降低造价。形成的胶凝材料能填塞骨料间的空隙,减少气泡的产生;但加入过量的掺合料会导致混凝土的粘度增加,影响气泡的排出,故商品混凝土中掺合料较多也是导致气泡产生的原因。混凝土外加剂也会导致气泡产生。目前常用的木质素磺酸盐、腐植酸盐、聚羧酸系及氨基磺酸盐系等减水剂,由于能降低液气界面张力,都具有一定的引气作用。这些减水剂掺入混凝土拌合物中,不但能吸附在固液界面上,而且能吸附在液气界面上,使混凝土拌合物中易于形成许多微小气泡,这就是所谓“引气”作用。这些气泡可以改善混凝土拌合物的和易性,使混凝土在运输和泵送过程中不泌水,不

16、离析,并保持较稳定的坍落度。引气剂、减水剂之类的外加剂许多是通过产生一些气泡来改善混凝土的施工性能,它们为施工带来便利的同时也会使这些气泡汇聚到混凝土表面,特别是减水剂对表面气泡的产生影响较大,有关试验结果表明,减水剂ZB-1A 掺量0.7%的混凝土表面气泡数量是不掺减水剂的混凝土的3.5倍,而且掺量越大影响越明显。4.2 施工工艺的影响。在混凝土的拌制和浇筑过程中,容易混进一些空气。混入混凝土拌合物中的气泡基本上不能自行排出,只有通过振捣才能将气泡排除,使混凝土获得密实。在振捣力的作用下骨料颗粒互相靠拢紧密,胶结料填充骨料间的空隙,将拌合物中的空气带着一部分水泥浆挤到上部,并排入大气。振捣能

17、否密实、气泡能否排出和许多因素相关,首先是振捣器类型对气泡产生的影响,要根据不同结构类型的混凝土选用不同的振捣器。浅薄的平板结构,可选用平板振捣器,也可用插入式振捣器。深厚的结构,如基础、梁柱等要用插入式振捣器。其次是振捣时间与混凝土表面气泡的数量有直接的关系。一般来讲,振捣时间越长,振动力越大,混凝土越密实,但时间太久易使混凝土发生分层、泌水,存在一个最佳振捣时间。振捣的效果还和振捣器有效半径、分层厚度、振捣频率和混凝土的稠度有关。插入式振捣器的振捣半径是4575cm,一般插入间距取50cm;分层厚度与振捣工具有关,采用插入式振捣器时,分层厚度不应大于振捣棒头长度的0.8 倍,而且混凝土等级

18、越高、粘滞力越大,厚度相应要减小。提高振动频率,能有效提高振动范围,而频率过大时,振动范围反而减小,实践证明,频率在12000r/min 时,振动有效范围最大。振捣有效范围还与混凝土的稠度有关。振捣器插入的速度、方法也会影响气泡的排出。要快插慢拔,否则振捣棒的位置易形成砂浆窝或空隙,慢拔可使空隙在振捣过程中慢慢聚合填实,也利于气泡外溢。4.3 模板的影响。目前框架及剪力墙结构的混凝土施工主要使用钢模板或竹胶板。钢模板采用油性脱模剂, 竹(木胶板模板表面刷水性剂脱模剂。在钢模成型的混凝土振捣过程中,由于自由水及气泡往两边及上面走动,使得封闭很严的不吸水钢模与混凝土接触面含水、气较多,同时钢模上的油有一定粘滞力,使得接触面的水、气不易跑动,这样混凝土表面形成气泡的机率就较大;而竹(木模板由于用水性脱模剂,粘滞阻力小,情况较好,这也与我们观察的实际情况相符。由此可见,使用钢模板对气泡的排出是不利的。5. 气泡的防治措施通过对上述各种因素的分析,计对本工程采取了以下防治措施。 5.1 与商品混凝土厂家商量,对混凝土配合比进行了调整,调整 后的混凝土水泥用量和砂率略有增加,粉煤灰掺量减小,混凝土粘度 降低。详见表 1: 5.2 加强混凝土生产质量控制,努力降低实际生产与试验之间的 偏差。生产混凝土的过程中要及时做好材料含水率检测,随时调整生 产配合比,确保用水量和砂率与