我国是世界最大的水泥生产国,混凝土工程量也居世界之首,近年来对于混凝土技术研究虽然发展较快,但经调查,混凝土表面的气泡消除却存在较少研究。目前,混凝土表面出现的气泡,引起了建设单位、监理单位、商品混凝土供应单位以及施工单位多方的扯皮纠纷时有发生,每年发生的频率无法统计。
在混凝土应用技术规范中规定,当混凝土含气量每增加1%时,28天抗压强度下隆5%。但若是加入优质的引气剂,可以在混凝土中形成直径20-200μm的微小气泡,使气泡不仅分布均匀而且密闭独立,在混凝土施工过程中有一定的稳定性。从混凝土结构理论上来讲,直径如此小的气泡形成的孔隙属于毛细范围或称无害也、少害孔,它不但不会降低强度,还会大大提高混凝土的耐久性。而当混凝土表面的气泡大于以上标准时,对混凝土将会带来不利影响。
现就建筑墙体表面气泡的成因与防治问题进行分析。
1.混凝土表面气泡产生的原因
引起混凝土结构表面气泡的原因较多,也较复杂,但经过归纳,在施工中产生气泡的最主原因是由于材料、施工方法不当所造成的。
1.1原材料使用不当
根据骨料级配密实原理,在施工过程中,如果使用材料本身级配不合理,粗骨料偏多,细骨料较少,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,此时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原因。在试验室试配混凝土时,考虑水泥用量主是针对强度而言,如果在能够满足混凝土强度的前提下,一定限度内增加水泥用量,减少水的用量,气泡会减少,但如果不减少水的用量,气泡数量是否减少不确定,但同时也增加了混凝土的粘度,影响了搅拌混凝土时产生气泡的排出,而水量较多也使自由水较多易形成气泡。在水泥用量太少的混凝土拌合物中,由于水化反应耗费用水较少,使得薄膜结合水、自由水相对较多,从而让水泡形成的几率增大,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。再者掺合料的多少也会直接导致气泡数量的增减,当混凝土中水泥的含量可以保证混凝土的强度时,用掺合料代替部分水泥,可以改善混凝土的和易性而造价会大大降低,活性料还对强度有一些提高,适量的掺合料能改善混凝土的和易性,形成的胶合料能填塞骨料间的空隙,减少气泡的产生;但掺加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是导致气泡产生的原因;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。
1.2施工方法不当
《混凝土泵送技术规程》(GB/T10-95)中规定“混凝土浇注分层厚度,宜为300~500mm”但是在实际施工时,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。
振捣工艺不当,混凝土振捣不充分;由于设计断面尺寸比较小,截面变化处不容易振捣,气泡不易逸出。
墙体内大型预留洞口底模未设排气孔,混凝土对称下料时产生气囊,或钢制模板封闭太严,表面排气困难。
不合理使用脱模剂,新拌混凝土结构面层的气泡一旦接触到粘稠的脱模剂,即使合理的振捣,气泡也很难沿模板上升排出,直接导致混凝土结构表面出现气泡。
2.产生的气泡对混凝土结构的危害
这里所说的危害不能一概而论。实验证明当混凝土中气泡的粒径在30—50nm以下时,或当混凝土的含气量在4%以内时,这些气泡对增加混凝土的耐久性、抗冻性、抗掺性是有极大的好处的。当混凝土中通过引所剂的作用产生了很多微小的气泡后,会使混凝土在地震的作用下减少混凝土的脆性而增大混凝土的韧性。所以不能因为掺加了引气剂而所产生的气泡均归罪与它是不公的。
降低了混凝土结构的强度。由于气泡较大,减少了混凝土的截面体积,致使混凝土内部不密实,从而影响了混凝土的强度。
降低了混凝土结构的耐腐蚀性能。由于混凝土表面出现了大量的气泡,减少了钢筋保护层的有效厚度,加速了混凝土表面碳化的进程,严重的影响了混凝土的外观。
3.混凝土表面气泡的防治措施
3.1从设计上控制水灰比和外加剂中引气剂的含量
在满足施工求坍落度的情况下,尽量减小水灰比,同时控制外加剂中引气剂的含量不得大于规范规定的范围,使混凝土中的含气量一般混凝土控制在4%以内,高标号混凝土如C50—C60混凝土控制在3%以内。而水灰比越小,产生的气泡会越少。
3.2原材料上控制引气剂的质量和含量
外加剂中引气剂的质量对混凝土表面产生的气泡有着本质的影响。俗话说,治标应治本。所以对高标号、高性能混凝土我们一定选用引气气泡小、分布均匀稳定的引气型外加剂。尽量少用含松香类型的引气剂,因为这类引气剂掺入后产生的气泡较大。
3.3从混凝土生产中解决产生气泡的原因
如前所述,混凝土的不均匀搅拌会导致外加剂在混凝土中的不均匀分布,从而起不到外加剂的作用。特别强调的是有的商品混凝土从出厂到施工现场需很长的运输时间,这时由于有的坍损较大,有的厂家技术员利用外加剂进行二次调配,在这种情况下一定加强混凝土的搅拌均匀。
3.4从施工工艺上来减少气泡的产生
实践证明,从模板的脱模剂上来消除混凝土表面的气泡会起到很好的效果。目前在市场上已经有很多单位研制出了具有消泡化学成分的脱模剂,这种消泡型的脱模剂在使用后,当混凝土产生的气泡与模板表面脱模剂中所含的消泡剂相遇后,消泡剂会立即破灭或由大变小,由小变微,使混凝土表面起到极其平滑致密的效果。另外,实践还证明,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。因此在选定施工方案或模板材料时,尽可能地选用优质、表面光滑的模板材料。
3.5从施工方法上来解决产生气泡的原因
在混凝土的施工过程中,我们应注意应分层布料,分层振捣。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。同时应注重混凝土的振捣,严防出现混凝土的欠振、漏振和超振现象。
3.6采用后天补救的方法来解决已产生的表面气泡
经实践证明,采用与商品混凝土同品种、同标号、同配比的水泥和粉煤灰配制后,对商品混凝土构件表面所产生的细微气泡进行填补,会起到色泽一致、强度求相当的效果。但填抹时,应在混凝土构件刚拆模时进行,这样当填抹的水泥粉料填入混凝土表面的气泡中时,粉料会吸入混凝土内部的多余水分或是利用给混凝土养护的水分来自身发生水化、固化反应,从而基本达混凝土原设计的强度。对较大缺陷的气泡修补应采用混凝土原浆进行修补,但需经建设单位和监督部门验收认可后方可进行。
4.结束语
在很多全现浇剪力墙结构墙体工程的施工中,按照以上控制措施对混凝土原材料、模板、脱模剂的选择,混凝土粘稠度、和易性及其浇筑振捣等方面进行了严格控制,通过对结构工程的跟踪检查,证明有效控制了混凝土表面气泡的大小和间距,达到了清水混凝土的效果。