封期光

(湖南雁揚交通建設(shè)咨詢監(jiān)理有限公司)

1 工程概況

湖南省新化至溆浦高速公路第8 合同段，主線全長2.7 km。合同段有40 mT 梁190 片，混凝土強度等級C50;于2010年7月24 日開始預(yù)制，計劃2011年4月底全部預(yù)制完成。在施工中采用泵送商品混凝土、機械振搗的方式進行澆筑。

2 問題的提出

2.1 問題現(xiàn)象

通過對該合同段2010年7月24 日至2010年8月31 日期間預(yù)制的17 片40 mT 梁混凝土進行檢測分析，發(fā)現(xiàn)該17片T 梁混凝土表面存在氣泡偏多現(xiàn)象。

根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果顯示，T 梁混凝土表面氣泡含量平均值為46 個/m2。當(dāng)混凝土表面出現(xiàn)的氣泡大于規(guī)范要求時，則會降低混凝土結(jié)構(gòu)的強度:由于氣泡較大，減少了混凝土的斷面體積，致使混凝土內(nèi)部不密實，從而降低混凝土的強度;降低混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能:由于混凝土表面出現(xiàn)了大量的氣泡，減少了鋼筋保護層的有效厚度，加速了混凝土表面碳化的進程;嚴(yán)重影響了混凝土的外觀。因此，需要分析預(yù)制橋梁混凝土結(jié)構(gòu)表面氣泡的成因，減少混凝土表面氣泡含量。

2.2 原因分析

氣泡缺陷的產(chǎn)生原因是多方面的，從骨料、外加劑、水泥、混凝土澆注過程中的振搗，以及澆注后的脫模養(yǎng)護等方面都可能混凝土產(chǎn)生氣泡缺陷。

(1)原材料

水泥在混凝土拌合中采用較小水泥用量或比表面積較小的水泥則最終拌合物內(nèi)氣泡則較難上升逸出。

模板施工所用模板表面不光滑或由于模板表面脫模劑粘結(jié)度太大而可將氣泡黏住也會導(dǎo)致氣泡不宜逸出;若施工采用剛模板則需采用油性脫模劑，在振搗過程中內(nèi)部自由水和氣泡向兩側(cè)及上部走動導(dǎo)致鋼模與混凝土接觸部位水、氣量較大，且由于采用的油性脫模劑具有一定粘滯力造成該部分水和氣泡不易逸出而在混凝土表面形成氣泡;而木模板則采用水性脫模劑，其粘滯力較小則利于內(nèi)部氣泡排出。

骨料級配施工中若采用的骨料級配不合理，如粗骨料用量較大或骨料大小不當(dāng)以及粗骨料內(nèi)針片狀顆粒含量較大和拌合中實際采用的砂率小于實驗室提供砂率，最終導(dǎo)致細(xì)骨料用量不足以填充粗骨料間隙，最終導(dǎo)致骨料不密實而在內(nèi)部形成自由空隙，則大大增加了氣泡產(chǎn)生的可能性。

水灰比混凝土內(nèi)水泥的作用主要起保證混凝土強度作用，在滿足其強度的前提下增加水泥用量且減少水的用量，則多余的水泥凈漿可將由于集料級配不合理或其他因素導(dǎo)致的空隙填塞，同時水量減小可減少水分蒸發(fā)過程中自由水形成氣泡的量，因而可在一定程度上減小氣泡產(chǎn)生;拌合過程中水泥用量較少則水和水泥水化反應(yīng)消耗的水量較少，則相對自由水部分較多因而氣泡形成機率增大，因而合理確定水灰比對氣泡產(chǎn)生起著決定性作用。

摻合料混凝土拌合中在保證其強度的前提下一般采取添加粉煤灰等作為摻合料代替部分水泥以改善混凝土的和易性，便于其曾好的填塞骨料間隙減少氣泡產(chǎn)生，并可在一定程度降低成本，但若摻合料用量過大則會導(dǎo)致混凝土粘度過大而影響氣泡外排而形成墻體表面氣泡。

外加劑為了保證泵送混凝土的可泵性通常在攪拌過程中引氣劑，但不同的引氣劑在混凝土內(nèi)存在狀態(tài)也不同，部分引氣劑可在混凝土內(nèi)形成較大氣泡，且該類氣泡表面能很低容易形成連通性較大的氣泡，在混凝土振搗時一旦振搗不充分則很容易導(dǎo)致表面氣泡產(chǎn)生;或摻加木質(zhì)素磺酸鹽、腐植酸鹽等減水劑，其可降低液氣界面張力并具有一定的引氣作用，即其可吸附于固液界面并可吸附于液氣界面，因而宜在混凝土內(nèi)形成微小氣泡，但該氣泡在混凝土運送過程中不沁水、不離析因而在澆筑后不易外排而導(dǎo)致混凝土表面氣泡產(chǎn)生。

(2)攪拌時間

攪拌時間是混凝土拌和工作中最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，如果在攪拌的時候時間過短的化，則很容易導(dǎo)致混凝土材料攪拌不均勻，這就使得內(nèi)部氣泡的密集程度也存在著一定的不同，因而不利于氣泡的排放，若是攪拌時間過長，則容易引起混凝土內(nèi)部含有氣泡的增加。因此在施工的時候做好攪拌時間的合理控制便顯得十分重要。

(3)溫度變化

一般而言，在混凝土澆筑完成之后，混凝土在硬化的時候必然會受到水泥水化熱的影響而產(chǎn)生溫度變動。同時在這個環(huán)節(jié)也極容易受到周圍溫度、濕度的影響而產(chǎn)生收縮和膨脹問題，這些問題的產(chǎn)生不僅容易造成混凝土表面產(chǎn)生大量的氣泡，同時還會造成混凝土出現(xiàn)收縮或者是膨脹裂縫，且該類氣泡是一種隨著溫度變化而擴張和合攏的特征。在這些氣泡擴張和收縮的時候，如果環(huán)境溫度過低，那么氣泡體積會變小，承載力變大且不容易形成聯(lián)通氣泡破裂，當(dāng)混凝土面層水泥漿體強度小于氣泡強度則氣泡體積隨環(huán)境溫度而變化，導(dǎo)致周圍水泥漿體也隨之變化，但當(dāng)水泥漿體強度達到一定值時則不在隨氣泡體積變化而變化，若此時恰逢氣泡體積最大則將導(dǎo)致在混凝土表面產(chǎn)生氣泡，且該類現(xiàn)象在大體積混凝土表面或溫差變化較大的環(huán)境中更為明顯。

3 減少預(yù)制T 梁混凝土表面氣泡對策

針對此次17 片T 梁混凝土表面氣泡缺陷過多的種種影響因素，提出以下預(yù)防和改進措施。

3.1 通過對減水劑摻入一定量的消泡劑，以降低混凝土中的氣泡含量

(1)通過在減水劑中摻不同劑量的消泡劑，并同步檢測相應(yīng)混凝土中的含氣量。

在0‰～9‰的摻量內(nèi)按每1‰的遞增摻量，對LNK－G300 聚酸高效減水劑中添加SH × PJMP－317 型消泡劑。并采用混凝土含氣量測定儀對混凝土含氣量進行檢測。

(2)測試不同含氣量混凝土的抗壓強度、工作性能等指標(biāo)，確定最佳消泡劑摻量。

根據(jù)統(tǒng)計表明:混凝土中摻加一定量的消泡劑，可以改善混凝土的含氣量，隨著消泡劑摻量的增加，混凝土的含氣量先減小后增大，并且在此過程中，混凝土的強度和工作性能也隨之變化(見圖1)。

圖1 消泡劑摻入量與混凝土含氣量折線圖

根據(jù)圖1 對比分析確定消泡劑最佳摻量為3‰，在保證混凝土抗壓強度、工作性能的前提下，使混凝土的含氣量控制在2.5%。

3.2 改善原來的插入式振動棒振搗方法，提高振搗效果

插入式振搗方法為垂直振搗，即插入式振動棒與混凝土表面垂直，操作要做到“快插慢拔”;混凝土分層灌注時，每層混凝土的厚度應(yīng)不超過插入式振動棒長的1.25 倍;每一插點要掌握好振搗時間，一般每一振搗點的振搗時間為20～30 s 為宜，以混凝土表面不再顯下沉、不再出現(xiàn)氣泡、表面泛出灰漿為準(zhǔn);插入式振動器插點要均勻排列，可采用“行列式”或“交錯式”的次序移動，但不可混用，以免漏振，每次移動的距離不得超出插入式振動棒的作用半徑。

3.3 精確控制附著式高頻振動器振動時間

(1)選定、安裝萬用自控高頻機。

通過對市場進行調(diào)查，選定ZE150D 萬用自控高頻機對附著式高頻振動器進行自動控制。

(2)確定附著式高頻振動器的振動時間。

由施工技術(shù)人員對附著式高頻振動器振動時間與T 梁混凝土表面氣泡含量進行了統(tǒng)計(圖2)。

圖2 振動時間與混凝土表面氣泡折線圖

通過對高頻振動器振動時間與氣泡數(shù)量統(tǒng)計表分析發(fā)現(xiàn):振動時間在50 s 時，T 梁混凝土表面出現(xiàn)砂線，氣泡數(shù)量減少，但是，隨著振動時間的增加，砂線漸趨嚴(yán)重。根據(jù)附著式高頻振動器振動時間與T 梁混凝土表面氣泡含量折線圖，確定附著式高頻振動器的最佳振動時間:45 s。

3.4 調(diào)整附著式高頻振動器位置和布設(shè)

在原有附著式高頻振動器布設(shè)位置基礎(chǔ)上，參考其他項目的經(jīng)驗，設(shè)計出新的T 梁模板附著式高頻振動器布置設(shè)計圖;并將所有T 梁模板附著式高頻振動器位置按新圖紙進行了改裝。通過該對策的實施，附著式高振動器的位置得到了改進，能夠確保T 梁混凝土表面全部振實到位。

4 改進效果

通過以上對策實施完成以后，對2010年12月1 日～27日期間生產(chǎn)的20 片T 梁混凝土表面氣泡含量進行了檢測。檢測結(jié)果表明T 梁混凝土表面氣泡平均含量由原來的46 m2降至12 m2。

5 結(jié) 論

(1)通過對減水劑摻入一定量的消泡劑，以降低混凝土中的氣泡含量;(2)改善原來的插入式振動棒振搗方法，提高振搗效果;(3)選擇適當(dāng)?shù)恼駬v設(shè)備、最佳的振搗時間、合理的振搗半徑和頻率;(4)調(diào)整附著式高頻振動器位置和布設(shè)。

［1］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程(JGJ55－2000)［S］.北京，2001.

［2］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T F50－2011))［S］.人民交通出版社，2011.

［3］劉秉京.混凝土技術(shù)［M］.人民交通出版社，2004.