鄭金國

（中鐵十四局集團(tuán)建筑工程有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 引言

鋁合金模板具有強(qiáng)度大、重量輕、易周轉(zhuǎn)、施工效率高和環(huán)保等方面的優(yōu)勢，在高層建筑施工中被廣泛應(yīng)用。然而，在實(shí)際施工過程中若施工工藝以及質(zhì)量管控不當(dāng)，易在墻體表面產(chǎn)生較多氣泡，從而降低外觀質(zhì)量，并削減混凝土的耐久性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2 工程概況

西安國際科創(chuàng)商務(wù)廣場Ⅰ標(biāo)段1#樓主樓為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，由地上34 層和地下2 層組成，建筑高度達(dá)148.6 m，總建筑面積71 679 m2，層高4.2 m。裙樓為框架結(jié)構(gòu)，地上3 層，整體結(jié)構(gòu)高度為16.5 m。1#樓核心筒的標(biāo)準(zhǔn)層采用鋁合金模板施工工藝，其余結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)木模板施工。

結(jié)合本工程實(shí)例，在1#樓施工初期，核心筒部位的鋁合金模板拆除后，局部混凝土墻體表面存在大量氣泡。氣泡形態(tài)大小不一，分布不均勻、無規(guī)律。除了對視覺美觀造成影響外，現(xiàn)澆墻體表面氣泡的生成也導(dǎo)致了鋼筋保護(hù)層厚度降低，使得混凝土表層碳化的過程加速，影響了混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，進(jìn)一步對其安全性和持久性構(gòu)成了威脅。

3 鋁合金模板現(xiàn)澆墻體表面氣泡成因分析

3.1 混凝土原料對氣泡形成的影響

混凝土原料對墻體表面產(chǎn)生氣泡的影響較大，主要的影響因素包括骨料級配、摻合料以及混凝土外加劑的使用等。

3.1.1 骨料級配

選擇合適的骨料是保證混凝土強(qiáng)度和耐久性能的重要因素，也會(huì)對現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的表觀質(zhì)量產(chǎn)生影響。骨料級配的合理與否是影響骨料能否有效壓實(shí)的重要因素，不合理的骨料級配會(huì)直接促使現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)氣泡?；炷凉橇霞壟涞拿軐?shí)度需要滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)要求，然而，在實(shí)際的施工過程中，由于砂石的級配偏差、針片狀破碎石材過量或者砂含量較低等原因，使得大粒徑骨料之間出現(xiàn)空隙，細(xì)顆粒無法充分填充這些空隙，容易造成氣泡的生成。此外，水膠比也會(huì)對氣泡的形成產(chǎn)生一定的影響，如果混凝土中水膠比過大，可能會(huì)產(chǎn)生水分超飽和的現(xiàn)象，混凝土中過多的空氣和水分不能有效地排出，致使混凝土凝固后在結(jié)構(gòu)表面形成大量氣泡。

3.1.2 摻合料

混凝土摻合料可以提高混凝土的流動(dòng)性、黏結(jié)性和保水性，并增強(qiáng)其可泵送性。摻合料的含量對混凝土中氣泡的數(shù)量有一定影響，適量的摻合料能使膠凝材料更好地填充骨料空隙，從而減輕氣泡的生成；反之，如果摻合料的含量過高，將會(huì)增加混凝土的黏度，阻礙氣泡的排出，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面氣泡數(shù)量增多。

3.1.3 混凝土外加劑

在混凝土原料中添加適量的引氣劑和減水劑可以改善混凝土的施工性能，但同時(shí)由于這些外加劑所具備的引氣特性，有效地減輕了混凝土內(nèi)部氣-液界面的張力，氣泡不僅能吸附在氣-液界面，也能附著于固-液界面，進(jìn)而在混凝土成型后的結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生眾多的小型氣泡。

3.2 鋁合金模板材質(zhì)對氣泡形成的影響

（1）鋁合金模板相對于傳統(tǒng)膠合木模板，自身材料吸水性差，安裝后拼縫更加嚴(yán)密，模板體系更加封閉，透氣性優(yōu)勢不足，混凝土澆筑時(shí)形成的氣泡難以及時(shí)有效地排出。一些項(xiàng)目在深化鋁合金模板的設(shè)計(jì)過程中，沒有充足地考量到排氣孔布設(shè)的問題，或者排氣孔的設(shè)計(jì)較少，亦或是現(xiàn)場遺漏了打孔步驟，這些因素都可能導(dǎo)致混凝土在澆筑后產(chǎn)生氣泡。

（2）鋁合金模板材料中，金屬鋁是一種活潑的金屬元素，當(dāng)它與堿性水溶液進(jìn)行化學(xué)作用時(shí)，會(huì)生成氫氣，這種氣體會(huì)吸附在鋁合金模板的表層，形成氣泡。

（3）鋁合金模板表面噴涂時(shí)，須嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行操作。否則，一旦噴涂質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，其使用階段可能會(huì)引發(fā)如涂層剝落、膜厚不足、露白等問題，容易引起混凝土表面出現(xiàn)較多的氣泡。

3.3 脫模劑對氣泡形成的影響。

脫模劑是用在兩個(gè)彼此易于粘著的物體表面的一個(gè)界面涂層，可以使物體表面更光滑且潔凈，易于剝落。在鋁合金模板表面均勻地涂刷脫模劑后，混凝土拆模時(shí)，模板和混凝土更便于分離，有利于提高混凝土的外觀質(zhì)量。

在西安國際科創(chuàng)商務(wù)廣場的施工過程中，選取了核心筒部位六塊不同的墻板編號標(biāo)注，在同批次混凝土澆筑時(shí)，分別對六塊鋁合金模板表面涂刷不同成分的脫模劑，其余施工條件保持一致，研究不同類型成分的脫模劑對混凝土表面形成氣泡的影響。編號Ⅰ號、Ⅱ號的鋁合金模板表面涂刷兩種不同品牌的純油類脫模劑，編號Ⅲ號、Ⅳ號的鋁合金模板表面涂刷兩種不同品牌的乳液類水性脫模劑，編號Ⅴ號、Ⅵ號的鋁合金模板表面涂刷兩種不同品牌的樹脂類脫模劑，混凝土拆模后在六面墻體中部相同位置分別選取一平方米的范圍進(jìn)行氣泡數(shù)量統(tǒng)計(jì)，六種不同類型品牌的脫模劑對應(yīng)一平方米墻體范圍內(nèi)表面氣泡個(gè)數(shù)分別為37、34、14、13、10、8 個(gè)，繪制統(tǒng)計(jì)圖見圖1。由圖1可見，三種類型不同的脫模劑在鋁合金模板混凝土墻面產(chǎn)生的氣泡數(shù)量上有顯著差異。使用不同類型的脫模劑在鋁合金模板表面能形成不同吸附力的隔離膜，影響著氣泡排放的速度和數(shù)量。純油型脫模劑產(chǎn)生的隔離膜吸附力要更強(qiáng)，其間產(chǎn)生的氣泡排放速度較慢，氣泡密度也更高，并生成了最多的表面氣泡。

圖1 不同類型脫模劑對混凝土墻體表面氣泡性能的影響

3.4 施工工藝對氣泡形成的影響

3.4.1 鋁合金模板表面清潔度

鋁合金模板拆除后，如果表面未及時(shí)清理干凈，將會(huì)留存粘結(jié)的混凝土塊、雜物或污漬，可能會(huì)造成混凝土澆筑時(shí)周圍產(chǎn)生間隙，包含空氣，從而易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)氣泡、氣孔等情況。

3.4.2 混凝土振搗時(shí)長

混凝土振搗時(shí)間過長或者振搗時(shí)間不夠，都有可能導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生氣泡。混凝土過振，混凝土內(nèi)部的微小氣泡可能會(huì)進(jìn)行重新組合并在鋁模表面由小至大集結(jié)；反之，混凝土漏振，混凝土內(nèi)部的構(gòu)造也會(huì)不密實(shí)，從而造成混凝土表面出現(xiàn)氣泡或是氣孔。在項(xiàng)目施工過程中，采用了同批次相同狀態(tài)的混凝土，通過調(diào)控振搗時(shí)長的不同，觀察混凝土成型后表面氣泡的數(shù)量，相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖2 中呈現(xiàn)。從圖2 中可以發(fā)現(xiàn)，在初始階段，氣泡數(shù)量會(huì)隨振動(dòng)時(shí)長的增加而減少，但是，如果持續(xù)拖長振搗時(shí)長，并不會(huì)繼續(xù)減少氣泡量，相反會(huì)導(dǎo)致氣泡量增大。

圖2 振搗時(shí)間與氣泡數(shù)量的關(guān)系

3.4.3 混凝土澆筑過程的分層厚度

在用插入式振搗棒振搗混凝土的過程中，混凝土分層的厚度應(yīng)按照振搗棒的長度來設(shè)定。如果分層厚度過大，氣泡排出的路徑就會(huì)更長，從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部氣泡排出困難增加。在施工交底不明確、過程控制不嚴(yán)格的情況下，混凝土的分層澆筑得不到有效落實(shí)，過厚的混凝土?xí)^振搗器的工作范圍，導(dǎo)致氣泡無法排出。

3.5 施工人員不按規(guī)范作業(yè)

混凝土運(yùn)送時(shí)間或運(yùn)輸距離過長，可能會(huì)導(dǎo)致混凝土在抵達(dá)施工地后出現(xiàn)顯著的坍落度損失，如果操作人員處理方式不當(dāng)，隨意增加水分，會(huì)加大混凝土的水膠比和孔隙率，從而在混凝土施工完成后生成過多的氣泡。

3.6 特殊施工環(huán)境影響

例如在高溫天氣進(jìn)行混凝土施工時(shí)，混凝土中的水分因高溫而過快蒸發(fā)，影響混凝土的和易性，或者導(dǎo)致混凝土發(fā)生干縮反應(yīng)，結(jié)果造成混凝土表層產(chǎn)生氣泡和孔隙，甚至可能出現(xiàn)空洞和裂縫。在下雨天施工混凝土?xí)r，由于外界濕度較大或者雨水落入混凝土內(nèi)部，使得水分過量飽和，將導(dǎo)致混凝土的水膠比過大，氣泡無法順暢排出。

4 鋁合金模板現(xiàn)澆墻體表面氣泡對策研究

4.1 嚴(yán)格控制混凝土原料

優(yōu)選當(dāng)?shù)匦袠I(yè)內(nèi)品質(zhì)和信譽(yù)較高的攪拌站采購商品混凝土，對攪拌站供應(yīng)的混凝土配合比進(jìn)行分析試驗(yàn)，混凝土選用合理的骨料級配、砂率、水膠比，使用適量的摻合料及外加劑，在施工過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整混凝土材料配比，從源頭上控制氣泡的發(fā)展。

4.2 加強(qiáng)鋁合金模板表面控制

根據(jù)設(shè)計(jì)在鋁合金模板上設(shè)置充足的排氣孔。新進(jìn)場的鋁合金模板在施工前，選擇高強(qiáng)度水泥漿或其他化學(xué)材料進(jìn)行涂刷，對鋁合金模板表面做鈍化處理，形成保護(hù)性的氧化膜，避免混凝土澆筑過程中堿性溶液與鋁合金模板引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。此外，在多次循環(huán)使用鋁合金模板的過程中，需要重視對鋁合金模板進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保開始組裝模板前，其表面是平整光潔且無殘?jiān)臀蹪n的狀態(tài)，并及時(shí)修復(fù)或更換表面涂層損壞的模板。

4.3 選用恰當(dāng)?shù)拿撃?/h3>

通過對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)看出，使用樹脂類脫模劑和乳液類水性脫模劑在現(xiàn)澆墻體表面產(chǎn)生的氣泡較少，使用純油類脫模劑在現(xiàn)澆墻體表面產(chǎn)生的氣泡較多。從經(jīng)濟(jì)性及施工效果方面統(tǒng)籌考慮，鋁合金模板內(nèi)壁宜使用乳液類水性脫模劑進(jìn)行涂刷，水性脫模劑必須保證質(zhì)量可靠，并均勻進(jìn)行涂刷，涂刷厚度控制在3 mm 左右。

4.4 正確對混凝土進(jìn)行振搗

按照規(guī)范和交底要求對混凝土進(jìn)行振搗，振搗過程嚴(yán)格監(jiān)管，確保振動(dòng)棒是直上直下、快插慢拔作業(yè)，不得漏振。振搗時(shí)間、頻率和有效半徑都需要控制好，以防止過度振搗。所有振搗點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)表面浮漿的出現(xiàn)來判斷，確保將混凝土中的氣泡排出。

4.5 合理對混凝土進(jìn)行分層澆筑

施工過程中應(yīng)根據(jù)振搗棒的長度合理地進(jìn)行分層澆筑，每一層的厚度最大不應(yīng)超過振搗棒長度的80%。在泵送混凝土的情況下，每層的厚度不能超過500 mm，而在非泵送混凝土的情況下，鋪攤厚度最高只能達(dá)到400 mm。

4.6 制定應(yīng)對特殊外部環(huán)境的措施

在高溫天氣下進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，需要根據(jù)混凝土的塌落度情況，積極聯(lián)系攪拌站，并適當(dāng)增加減水劑的用量，以改善混凝土拌合物的和易性及流動(dòng)性，利于氣泡的順利排出。若在雨天進(jìn)行混凝土澆筑，需充分考慮降雨對施工的沖擊，適當(dāng)減小水膠比，及時(shí)在澆筑完畢的混凝土上覆蓋薄膜，若雨勢過大應(yīng)迅速停止混凝土的澆筑作業(yè)。

4.7 加強(qiáng)交底培訓(xùn)和過程監(jiān)管

在鋁合金模板現(xiàn)澆混凝土施工前，應(yīng)對施工人員進(jìn)行詳盡的施工技術(shù)交底及施工方案交底，培訓(xùn)考核合格后方可上崗；施工過程中應(yīng)規(guī)范作業(yè)，杜絕在混凝土中加水施工；合理組織人、機(jī)、料、法、環(huán)等各項(xiàng)環(huán)節(jié)要素，提高管理能效。

5 結(jié)語

文章結(jié)合項(xiàng)目在鋁合金模板施工過程遇到的墻體表面氣泡過多問題，主要從混凝土原料、鋁合金模板材質(zhì)、脫模劑的選用、混凝土的振搗、分層施工工藝、特殊施工環(huán)境等方面探索墻體表面產(chǎn)生氣泡的原因，提出控制氣泡產(chǎn)生的對策。鋁合金模板現(xiàn)澆墻體表面氣泡的形成是一個(gè)綜合性問題，需要從原料、施工過程、提高施工水平等多方面嚴(yán)格控制，才能有效減少氣泡形成，提高施工質(zhì)量，發(fā)揮鋁合金模板優(yōu)勢，促進(jìn)建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。