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混凝土剪力墙表面气泡的产生原因及防治措施

发布时间:2015-05-22

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 工程概况

本工程为钢筋混凝土剪力墙结构,地下1 层,地上10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C35(2层以下),C30(2层及以上)。工程于2010年8月开工,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。经分析认为产生气泡的主要原因有: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;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大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;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;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;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产生气泡的机理分析

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

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45~75cm,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。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。


5 气泡的防治措施

通过对上述各种因素的分析,对本工程采取了以下防治措施。


⑴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。


⑵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试配情况一致。


⑶严格控制混凝土浇筑过程中的分层下料厚度,要求剪力墙混凝土下料厚度不超过300mm。施工过程中用Φ10钢筋刷上黑白相间的分格作为标尺插入模板内控制下料厚度,并给班组配手电筒以便于观察。


⑷重视混凝土的振捣,从控制振捣时间、振捣半径、振捣方法入手,注意总结,优选一套振捣效果最好的操作工艺。由于适当延长了振捣时间,混凝土墙浇到最上层时会产生一层较厚的浮浆,在墙体大钢模拆除后要及时凿除浮浆层(约20-30mm厚)。


⑸大钢模拆模后,要清理干净,模板应保持光洁,脱模剂要涂抹均匀,不宜涂得太多太厚,可以在油中适当掺入滑石粉。


6 防治效果

通过采取以上措施,混凝土剪力墙表面气泡现象得到明显改善。我们对现场先后浇筑的混凝土剪力墙表面气泡进行了抽样统计,统计选择气泡较多的墙面进行,在1000mm×1000mm的范围内对直径大于2mm的气泡进行绕计。