从剪力墙表面气泡现象剖析混凝土的质量控制

1案例工程背景参与施工的某高层住宅小区工程，单位工程主楼均为全现浇钢筋混凝土剪力墙结构，地下二层，地上28层，建筑高度78.85m。根据现场实际情况，基础部分剪力墙模板为定型组合小钢模散装散拆，拆模后混凝土表面密实光洁，拼缝处稍做处理后，表面平整度、光洁度达到清水混凝土效果。为减少劳动强度，降低工程施工成本，经过方案比选，地上部分（标准层）剪力墙模板采用定制大钢模；剪力墙拆模后，发现混凝土表面部分出现气泡：气泡呈圆形、椭圆形及其它不规则形状，直径约为2～8mm，深度2mm左右，分布在墙面大面，边缘部位较少。2气泡产生的原因分析及防治措施2.1混凝土材料的影响2.1.1材料影响的原因分析首先气泡与水泥有非常大的关系，水泥中碱性物质含量过高，水泥细度太细，含气量也会增加。在水泥生产过程中使用助磨剂的作用下，通常也会产生气泡过多的情况。而且水泥用量的多少和水灰比的大小,也是导致气泡产生的重要原因。其次在混凝土拌和过程中，骨料级配不合理，骨料规格不当粗骨料过多、大小不当，针片状颗粒含量过多，不能很好的形成结构，而且实际使用砂率比试验室提供的砂率偏小，不能及时填充内部的孔隙，导致粒料不密实，最终形成自由空隙，产生气泡。还有作为商品混凝土，为了保持长时间的运输和搅拌以及砼泵送的要求，必须要添加外加剂方可保证用于施工。目前使用的外加剂基本上均为引气型的减水泵送剂，这种外剂加入后，在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡。但是各种引气剂性能有较大的差异，不同的引气剂类型和掺量，所产生的气泡的数量和大小肯定不同，有的引气剂在混凝土拌和过程中形成较大的气泡，而且表面能较低，非常容易形成联通的大气泡，如果再加上工艺上振捣不规范，大气泡不能完全排出，肯定会给硬化混凝土结构表面形成气泡。2.1.2防治措施合理地选用水泥品种与标号，优先选择低碱、不掺助磨剂、适应性强、质量稳定且试配中气泡较少的水泥。选用化学成分品质优良的外加剂；严把材料质量，严格控制骨料规格大小和针片状颗粒含量，备料时认真筛选剔除不合格材料，使粗骨料具有良好的级配；控制砼拌和等关键工序；优化混凝土配合比设计，按有关技术规范进行计算和试验，并根据不同的工程部位，设计合理地配合比，选择合理的级配，使粗、细集料比率适中，在保证强度的前提下，试验室应多做几组，在不极大削减混凝土和易性的情况下，争取用水量减到最小，并控制好外加剂和掺合料的含量；现场严格控制混凝土的坍落度，对坍落度不符合要求的，坚决予以退场处理。2.2施工工艺的影响2.2.1施工工艺的原因分析1）对于商品混凝土来说，气泡的多少与运输的设备形式和时间也有关系，由于运距过长，混凝土运输车对混凝土的搅拌过程中也会引入过多的气泡。再有运输时间过长，混凝土到现场后有时坍落度损失较大，现场工人一般都会加水来增加混凝土工作性，但这样会使混凝土水灰比增大，进而影响混凝土强度和耐久性，使混凝土孔隙率增大。2）混凝土剪力墙主要使用大型钢板整体成型，以便于模板的立拆。但大面积整块钢模无接缝，不利于多余水及空气的排出．易形成气泡。还有钢模板表面光滑程度不好经实践证明也有不同表现,当采用表面光滑的模板时产生的气泡少,当采用表面粗糙的模板时产生的气泡就会多一些。而现场模板在长时间使用的过程中不注意保护，致使表面光滑程度大大降低，气泡吸附在模板上难以排出。3）脱模剂的选则和使用也有很大影响。为了节省费用会使用废机油，在混凝土振捣过程中，由于自由水往两边及上面走动，使得不吸水的钢模与混凝土接触面含水较多。同时钢模刷油后有一定的粘滞力。使得接触面的水不易跑动，这样混凝土表面形成水泡的机率较大，因此，钢模面积太大和油的粘滞力对气泡的排出是不利的。也有些脱模剂，即使是水性脱模剂，对混凝土产生的气泡仍然有吸附的作用，使混凝土内的气泡无法随机械振捣而随着模板的接触面逐步上升，从而无法排出混凝土内部所产生出来的气泡。现场施工时模板脱模剂涂刷不均匀，也会造成气泡增多。4）施工中振捣手的操作对混凝土表面出现气泡的多少也有关系。混凝土振捣越好，其内部结构就会越密实，主要包含一是分层振捣的高度，二是振捣的时间。从以往的施工经验中可以看出，分层高度（即每次下料的高度）越高，则混凝土内部的气泡就越不容易排出。但振捣的时间越长（超振）或越短（欠振）以及未振捣的部位（漏振），混凝土表面气泡缺陷就会越来越多。超振会使混凝土内部的微小气泡在机械作用下出现破灭重组，由小变大；欠振和漏振都会使混凝土出现不密实而导致混凝土的自然孔洞或空气型的不规则大气泡。2.2.2控制措施1）严格控制混凝土的搅拌时间和运输时间，尽量避免在交通拥堵时期浇筑混凝土。2）严格管理施工人员，对于加水现象，一经发现，立即严肃处理，同时还要从企业文化、管理理念，甚至分配制度等方面做长期的筹划。3）尽可能地使用大块定型钢模板，确保加固牢靠，模板要保持光洁平整，对于钢模，尽量不使用变形较大的钢模；对于木模，关键部位避免使用旧模板。4）实践证明脱模剂选择比机油要好，最好使用消泡型的脱模剂。施工时脱模剂要涂抹均匀但不宜涂的太多太厚。5）在混凝土的施工过程中，我们应注意应分层布料，分层振捣，要选择适宜的振捣设备，最佳的振捣时间。振捣过程中要按照“快插慢抽、上下抽拔”的方法，操作振动棒要直上直下，快插慢拔，不要漏振，每一振点的延续时间以表面呈现浮浆为度，以便将气泡排出。振捣棒插到上一层的浇筑面下100mm为宜，使上下层混凝土结合成整体。严防出现混凝土的欠振、漏振和超振现象。混凝土的分层厚度应根据混凝土的和易性及所用振捣器的作用深度确定，分层的厚度以不大于50cm为宜，否则气泡不易从混凝土内部往上排出。3气泡对混凝土质量的影响及处理措施3.1气泡对混凝土质量的影响混凝土表面出现少量气泡不会对构件和建筑物产生影响，但当混凝土出现大量的气泡时，则会对混凝土结构产生一定的危害。首先可能会降低混凝土结构的强度，气泡的存在会降低混凝土的密实程度，气泡较大会减小混凝土的有效断面尺寸，会大大降低混凝土的抗压、抗折和抗剪强度。其次可能会降低混凝土的耐腐蚀性能，大量气泡的存在，会加快混凝土表面的碳化速度，减小了钢筋混凝土的有效保护层厚度，从而降低了混凝土的耐腐蚀性能。最后大量的气泡还会影响混凝土构件的表观质量3.2处理措施对较大的缺陷的气泡修补应采用与商品混凝土同品种、同标号的水泥和粉煤灰兑水搅拌成浆后，对商品混凝土构件表面所产生的细微气泡进行填补，这样会起到色泽相当的效果。但填抹时，应在混凝土构件刚拆模时进行，采用毛刷沾水清除孔内滞留物后，直接用毛刷沾浆，在有气泡的混凝土表面反复挤压，直到混凝土表面见不到气孔的痕迹后停止挤压，混凝土修补面出现风干现象后，及时采