混凝土作為一種常用的建筑材料,大量應用于工程當中。由于混凝土屬于一種多相材料,由固相、液相、氣相組成,所以混凝土氣泡的存在是必然的,不可避免的?;炷帘砻鏆馀莸拇嬖跁绊懝こ痰挠^感質量,更重要的是它反映了該工程質量可能存在潛在風險??梢酝ㄟ^技術手段減少有害氣泡的數(shù)量,增加有益氣泡的數(shù)量,對混凝土性能進行改善。因此,工程技術人員應給予足夠的重視。
根據(jù)成因不同,一般認為在新拌混凝土中引入的空氣在混凝土硬化后所占據(jù)的空間形態(tài)稱為氣泡,而未水化消耗的拌合用水在混凝土硬化體中所形成的結構稱為孔隙。按照混凝土孔結構來劃分,氣泡屬于孔隙的一種。
一、產(chǎn)生氣泡的原因
1 混凝土漿集比偏小,水泥漿體體積不足以填充骨料的空隙。
2 混凝土砂率偏小,細集料體積不足以填充粗骨料的空隙,混凝土和易性差。
3 粗骨料級配不合理,粗顆粒過多,或粒型不好,針片狀顆粒含量過多。
4 與某些外加劑以及水泥和摻合料自身的化學成分及性能有關。
5 與混凝土生產(chǎn)攪拌及運輸?shù)脑O備形式和時間有關。
6 與混凝土施工工藝的選擇有關。
二、機理分析
(1) 材料方面。
氣泡的形成主要是一種物理因素。混凝土是由多種材料結合而成,石子起到骨架的作用,砂來填充石子的空隙,水泥漿填充砂的空隙?;炷林袧{體在填充骨料的空隙后要有一定的富余,以使混凝土保持良好的工作性。但配合比設計和生產(chǎn)過程中可能存在漿集比偏小的現(xiàn)象,造成集料不密實,形成自由空隙,因而產(chǎn)生有害氣泡。
根據(jù)骨料緊密堆積原理,在施工過程中,由于骨料級配不良,針片狀顆粒含量較多,或河砂細度模數(shù)波動較大,都有可能導致實際使用的砂率小于理論配合比,細顆粒含量不足以填充粗顆粒間的空隙,集料本身未達到最緊密堆積,為氣泡的產(chǎn)生提供了空隙。
混凝土用水量對氣泡有一定的影響,但對混凝土孔結構影響較大?;炷涟韬嫌盟峁┧嗨栌盟酝?,多余的水可以充當潤滑劑的作用,使混凝土具有良好的工作性。在混凝土硬化后,多余的水蒸發(fā)會在混凝土中形成大量的連通孔隙。另外由于泌水,會在骨料或鋼筋下方形成水隙,當水分蒸發(fā)后形成空洞,這與氣泡的成因不同。
減水劑對氣泡的影響也不可忽視。市場上常見的減水劑都具有一定的引氣效果,不同的類型和摻量都會影響氣泡的數(shù)量和大小,而且減水劑摻量越大影響越明顯。例如聚羧酸減水劑,其減水組分本身就具有一定的引氣效果,在混凝土中引入的氣泡含量和質量是不穩(wěn)定的,主要是一些大的有害的氣泡會影響混凝土性能。只進行混凝土含氣量測試不能對引入的氣泡的數(shù)量和大小進行表證。當含氣量滿足要求時,引入的也可能是有害氣泡,這對混凝土強度及耐久性反而不利。一般應采用“先消后引”技術對聚羧酸鹽減水劑進行處理,通過摻加消泡劑降低其含氣量,從而消除有害氣泡的影響。另外根據(jù)混凝土耐久性也需要摻加一定的引氣劑,引入大量微小的有益的氣泡,復配成引氣型聚羧酸減水劑。
由于摻加減水劑后混凝土用水量減小,雖然混凝土坍落度滿足要求,但混凝土粘度明顯增大,使混凝土中引入的空氣不易排出。
(2)工藝影響
攪拌時間不合理。攪拌時間短會導致攪拌不均勻,使氣泡產(chǎn)生的密集程度不同。但攪拌時間過長又會使混凝土中引入更多的氣泡。由于運距過長,混凝土運輸車對混凝土的攪拌過程中也會引入過多的氣泡。若混凝土到現(xiàn)場后坍落度損失較大,現(xiàn)場工人一般都會加水來增加混凝土工作性,但這樣會使混凝土水灰比增大,進而影響混凝土強度和耐久性,使混凝土孔隙率增大。應加強現(xiàn)場管理,通過摻加減水劑的方法來調整混凝土工作性。
在混凝土灌注過程中,容易混進一些空氣?;炷涟韬臀锏臍馀菁炔荒茏孕幸莩?,也不會靠混凝土拌和物本身的重量排出,所以振搗是使混凝土獲得密實,排除氣泡的重要手段。振搗時骨料顆粒相互靠攏緊密,將空氣和一部分水泥漿擠到上部,氣泡借助振動力冒出來。振搗能否密實,氣泡能否排出和許多因素相關。振搗時間與氣泡的排除有直接的關系。一般來講,振搗時間越長,力量越大,混凝土越密實。但時間過長,石子下沉,水泥漿上浮,發(fā)生分層、泌水、離析現(xiàn)象,使有害氣體集中于頂部,形成“松頂”。時間過短,骨料顆粒還沒有靠攏緊密,不能將水和多余的空氣排出,達不到密實的目的。對于流動性較大的混凝土,振動力不能過大,時間不宜過長;對于干硬性混凝土,則必須強力振搗。振實的標志是:在振搗過程中,當混凝土停止下沉,表面不在出現(xiàn)氣泡。
不同結構類型的混凝土要選用不同的振搗器,振搗器種類不同,性能顯著不同。淺薄的結構,如橋面鋪裝層,一般用平板振搗器。深厚的結構物,如基礎墩臺,梁等要用插入式(也叫內振式) 振搗器。對于t形梁、箱梁和工字梁的腹板可配以附著式振搗器。
在一定條件下,延長振搗時間,可以提高振搗效果,但不能增加有效范圍。而有效范圍之內的氣泡才能在振搗過程中排出,所以要選擇合理的振搗半徑。提高振搗頻率,能有效提高振動范圍,而頻率過大時,振動范圍反而又減小。在通常情況下,插入式振搗器的振搗半徑是45~75 cm ,插入間距大都限制在60 cm 以下。如前所述,不同振搗方法,搗實的混凝土厚度不同。采用插入式振搗器時,分層厚度不應大于振搗棒長度的0. 8 倍。采用表面振搗器時,分層厚度不應大于20 cm。振搗有效范圍還跟混凝土的粘度有關。一般振動波隨著四周距離的延長而減弱,對于干硬性混凝土來說,和易性越差,振動能的衰減越大,有效距離越短。稀軟性混凝土則相反。
三、解決辦法
1 加強配合比試驗管理,要通過理論計算分析和試驗來保證混凝土的密實度,并充分考慮現(xiàn)場材料質量波動的影響。
2 選擇合理砂率,使細集料能填充粗集料的空隙,使混凝土具有良好的工作性。
3 嚴把材料質量關,控制粗骨料大小和針片狀顆粒含量,備料時要認真篩選,剔除不合格材料。
4 選用化學成分品質優(yōu)良的外摻劑和水泥。在實際生產(chǎn)中,應進行水泥與外加劑的相容性試驗。選取匹配性較好的材料用于生產(chǎn)。
5 嚴格控制攪拌過程,高度重視混凝土的振搗,要選擇適宜的振搗設備,的振搗時間,合理的振搗半徑和頻率,插入式振搗器要快插慢拔