现浇商品混凝土结构表面气泡的成因和防治措施分析.doc

学号：20100701066 信阳师范学院华锐学院本科毕业论文（设计）专 业 土木工程 年 级 2010级土木工程1班 姓 名 王 兵 论文（设计）题目 现浇商品混凝土结构表面气 泡的成因和防治措施 指导教师 潘卫国、李星 职称 副教授、讲师 2014年04月20日 目 录摘 要1关键词1Abstract.1Key words1引言11.商品混凝土结构气泡产生的原因21.1原材料方面21.2施工工艺方面32.气泡对混凝土结构的危害62.1气泡较大降低了混凝土构件结构的强度62.2大量气泡降低了混凝土构件结构的耐腐蚀性能62.3严重的影响了混凝土构件的外观63.商品混凝土表面有害气泡的预防措施63.1从设计上控制水灰比和外加剂中气剂的含量63.2原材料上控制引气剂的质量和含量63.3从混凝土生产中解决产生气泡的原因73.4从施工方法上来解决产生气泡的原因73.5加强混凝土的二次振捣73.6模板的选取83.7采用后天补救的方法来解决已产生的表面气泡8结束语9参考文献10现浇商品混凝土结构表面气泡的成因和防治措施分析学生姓名：王兵 学号：20100701066土木工程系 土木工程专业指导教师：潘卫国、李星 职称：副教授、讲师摘 要：本文通过现实施工中商品混凝土构件所出现的表面气泡现象，对气泡的成因、危害及商品混凝土结构气泡产生的原因以及清除的方式方法上加以分析，并提出相应的解决办法，以此来提高混凝土的质量与成型效果。关键词：商品混凝土；气泡；外加剂；耐久性；成因与防治Abstract：Surface bubbles phenomenon of the goods through the practical construction concrete component appears to be analysis method, causes, harm and elimination of the bubble on the bubble in commodity concrete structure causes and clearway, and proposes the corresponding solution, so as to improve the quality and the forming effect of concrete.Key words:of commodity concrete; bubble; admixture; durability; the causes and prevention引言从1824年水泥的发明至今100多年的过程中，水泥混凝土材料和技术经历了巨大的变化，从新拌混凝土的性能来说，由最初的大流动性，到塑性、干硬性。由于高效减水剂的出现，新拌混凝土又朝着流动性和大流动性发展相应的泵送施工技术发展起来。而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事故纠纷时有发生，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时，天抗压强度下降。但若是加入优质的引气剂，可以在混凝土中形成直径的微小气泡，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、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。现就工程中存在的质量问题进行分析。1.商品混凝土结构气泡产生的原因1.1原材料方面1.1.1气泡与水泥品种有非常密切的关系在水泥生产过程中使用助磨剂（外掺专用助磨剂，厂家非常多，质量差异非常大，通常含有较多表面活性剂）的作用下，通常会产生气泡过多的情况，且水泥中碱含量过高，水泥细度太细，含气量也会增加。另外，在水泥用量较少的低标号混凝土拌和过程中，由于水化反应耗费的水较少，使得薄膜结合水、自由水相对较多。从而导致气泡形成的机率明显增大（混凝土中水泡蒸发后成为气泡）。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。建议：不同品牌的水泥，产生的气泡量会有明显不同。优先选择低碱、不掺助磨剂、适应性强、有一定品牌、规模较大、质量稳定且试配中气泡较少的水泥品种。1.1.2掺合料也会直接影响气泡的数量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，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，故混凝土中掺合料较多是导致气泡产生的原因。建议：让减水剂复配厂，取消减水剂中的引气组份。进行减水剂复配时，在选择复配材料时，不宜采用已发酵或长时间存放的原材料，如纸厂或糖厂的废液等（通常有较明显的异味或臭味）。1.1.3混凝土的骨料级配不合理根据粒料级配密实原理，在施工过程中材料级配不合理，粗骨料偏多、大小不当，碎石中针片状颗粒含量过多，以及生产过程中实际使用砂率比试验室提供的砂率偏小，这样细粒料不足以填充粗粒料空隙，导致粒料不密实，形成自由空隙，为气泡的产生提供了条件。实验证明砂的粒径范围在0.3-0.6mm时，混凝土含气量最大，而小于0.3mm或大于0.6mm时，混凝土含气量会显著下降。1.1.4混凝土中砂所占比例不理想混凝土中细砂的比例在35%60%范围时,细砂含量越大,混凝土拌合物的抗分离性越差,振捣过程越易分层造成上部气泡集中。而现在我们使用的商品混凝土泵车由于每一次使用完毕都要用清水洗刷泵管，洗刷后泵管内含有大量的砂，而现场使用必须先把泵管的砂排出，即每次开始浇筑前应先用购买的商品混凝土冲刷泵管，排出的混凝土禁止投入使用，排出大概0.3-0.5方后方能使用。1.1.5混凝土配合比应尽量采用小的水灰比,从混凝土配比试验中看出，当采用的水灰比越大，则混凝土结构表面所产生的气泡就会越多。这主要是因为当混凝土搅拌所用的水达到饱和后，多余的水份就会被引气剂将水珠从混凝土中游离出来而排出并吸附于混凝土结构的表面，当混凝土的强度在增长后，多余水份就会被混凝土自身养护而吸收或随着空气而蒸发发。原有混凝土内部或吸附于模板表面的水珠气泡就会自然形成。1.1.6坍落度过小或过大应采用尽可能低的坍落度,坍落度一般为120180mm,混凝土拌合物坍落度小于12cm时,易形成粗骨料离析,同时不易振捣密实;坍落度大于22cm时,不易排气,同时在振捣过程易分层。1.2施工工艺方面1.2.1混凝土中的外加剂掺量作为商品混凝土，为了保持长时间的运输和搅拌以及砼泵送的要求，必须要添加外加剂方可施工。现在市场使用的外加剂基本上均为引气型的减水泵送剂，这种外剂加入后，在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡。有了这些微小的气泡，砼的保水性、和易性、可泵性等性能将会大大加强，同时对预拌混凝土的坍落度经时间损失率将会大幅降低。但随着引气减水剂的类型和掺量的不同，所产生的气泡的数量和大小将会随之改变。掺合料温每增高10，含气量减少20%-30%，所以在炎热夏季施工时应适当增加引气剂掺量。当采用吊斗吊运时不需加泵送剂,这时所浇筑的混凝土结构与采用泵送外加剂的其他构件相比,其他构件表面所产生的气泡比框架柱所产生的气泡要多得多。1.2.2混凝土的搅拌时间混凝土搅拌时的时间对混凝土内部产生的气泡也会有不同的影响。混凝土在搅拌过程中，如果搅拌不匀，同样的水灰比，外加剂多的地方所产生的气泡就会多，而未拌合到外加剂的部分则会出现坍落度不均、离析的现象。但同时，过分的搅拌混凝土又会使混凝土的搅拌的过程中所夹带进入的空气气泡越来越多，从而会产生一个负面的作用。而我所在的工地从遥控泵车师傅了解到，有时别的工地估算错误造成商品混凝土购买过量而又拒绝承认，这时商混站就会将过剩商品混凝土再一次派送往别的工地，这样由于耽搁时间过长，搅拌过分，商品混凝土中空气气泡过多，造成浇筑后质量出现比较严重的问题。1.2.3脱模剂的作用由于有些施工单位延用了老的脱模剂的使用习惯，常常使用的是机构厂回收下来的废机油，这种废机油对气泡具有极强的吸附性，混凝土内存在气泡一经与之接触，便会吸附在模板上而成型于混凝土结构的表面。这种现象在工地属于常见问题，尤其是立方体试块，本人做过一项实验，两个塑料模块和两个铁模块，将两个塑料模块一个轻微抹上废机油，另一个稍过分抹上废机油，两个铁模块也这样做，最后得出稍过分抹废机油的比较容易从塑料模块中取出，但整体成黑色，表面有多而密集的小坑，而稍过分抹废机油的铁模块则是表面成黑色，另外轻微抹废机油的塑料模块不宜取出立方体试块，取出后整体有微少或者没有小坑，而最后一个铁模块则整体效果最好。从这一方面可以得出废机油对气泡有非常强的吸附作用，易于对混凝土造成破坏。还有一种脱模剂，即使是水性脱模剂但对混凝土产生的气泡仍然有吸附的作用，使混凝土内的气泡无法随机械振捣而随着模板的接触面逐步上升，从而无法排出混凝土内部所产生出来的气泡。1.2.4混凝土浇筑过程中的振捣情况由于施工中振捣的环境不一，振捣手的操作对混凝土表面出现气泡的多少也有着根本的不同。作为混凝土结构，振捣越好混凝土的内部结构就会越密实，这要从三个方面来解释，一是分层振捣的高度，二是振捣的时间。三是振动棒的操作要领。1）在混凝土泵送施工技术规程中规定，混凝土浇筑分层厚度，宜为300500mm，但在实际施工时，浇筑厚度往往偏高，即使振捣时间达到了规范的要求，但是由于气泡的行程过长，造成混凝土内部的气泡很难排出，这样容易造成蜂窝麻面。2）振捣的时间越长（超振）或越短（欠振）以及未振捣（漏振），均会使混凝土表面气泡缺陷越来越多。超振会使混凝土内部的微小气泡在机械作用下出现破灭重组，由小变大；欠振和漏振会使混凝土出现不密实而导致自然孔洞或空气型的不规则大气泡。3）通常情况下施工人员使用插入式振捣器，在掌握振捣时间的同时，还要应用“快插慢拔”的方式对混凝土进行振捣，并且合理选择振捣半径，一般棒距不应超过棒的振动作用半径的1.5倍，亦不得超过300mm，振捣时各振点要均匀或对称排列，按顺序进行，不得漏振。在很多工地，振捣手没有相关知识的学习，大多都是象征性的振捣，我在工地碰到过振捣手由于剪力墙钢筋过多而无法使振动棒进入从而只振捣表层钢筋的现象和浇筑人工灌注桩由于振动棒过短而只振捣表层，打灰工人因混凝土的坍落度过小而要求不停浇水，这些现象都属于工地比较常见的问题，对浇筑后的质量造成各种问题，于是杂工老工人就出现了，他们专门偷偷补救拆除模板后的蜂窝和麻面，由于补救都是草草了事，往往就这些问题常常引发三方纠纷。1.2.5环境对混凝土结构表面的质量也有一定的影响由于气泡内部含有气体，因此气泡体积变化对环境温度特别敏感。环境温度高时气泡体积变大，气泡承载力逐渐变小，当气泡周围水泥浆体达到一定强度，不再随气泡体积变化而变化时，就会给混凝土面层流下孔洞；环境温度低时气泡体积变小，气泡承载力大，不容易形成连通的气泡，即使混凝土表面有气泡也是很小的，不会影响混凝土的外观。由此可知，春、秋季节由于温差变化较大，因此这两个季节浇筑的混凝土结构表面的气泡要多于冬、夏两季。春秋季节昼夜温差较大，因此敷着在混凝土结构表面的气泡体积变化也很大，当混凝土面层水泥浆体的强度小于气泡强度时，气泡体积随环境温度变化而变化，气泡周围的水泥浆体也随之变化，随着时间的推移水泥浆体的强度不断增加，当气泡周围水泥浆体达到一定强度时，再不随气泡体积变化而变化，如果此时正赶上气泡直径最大时，必然给混凝土面层留下孔洞。2.气泡对混凝土结构的危害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。当混凝土中通过引气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构件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。2.1气泡较大降低了混凝土构件结构的强度由于气泡较大，减少了混凝土构件的截面体积，致使混凝土构件内部不密实，从而影响了混凝土构件的强度。2.2大量气泡降低了混凝土构件结构的耐腐蚀性能由于混凝土构件表面出现了大量的气泡，减少了钢筋保护层的有效厚度，加速了混凝土构件表面碳化的进程。2.3严重的影响了混凝土构件的外观由于混凝土构件表面出现了大量的气泡的存在，严重影响了混凝土构件的外观质量。3.商品混凝土表面有害气泡的预防措施3.1从设计上控制水灰比和外加剂中气剂的含量在满足施工要求坍落度的情况下，尽量减少水灰比，同时控制外加剂中引气剂的含量不得大于规范规定的范畴。使混凝土中的含气量：一般混凝土控制在4%以内，高标号砼如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要选用引气气泡小、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。这类引气剂掺入后产生的气泡较大。另外胶凝材料：引气剂掺量一般只有水泥质量的万分之一，所以要按使用说明准确计量。一般先配成溶液，再稀释到一定的浓度摇匀后掺入。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要很长的运输时间，这时由于坍落度较大，有的厂家技术员利用外加剂进行二次调配，在这种情况下一定要加强混凝土的搅拌均匀。但不是长时间的搅拌，在建筑工程常用材料试验手册中有明确的规定“引气剂减水剂混凝土，必须采用机械搅拌，搅拌的时间不宜大于5min 和小于3min”。搅拌的时间越长，产生的气泡也会越大。3.4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。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、强度要求相当的效果。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。3.5加强混凝土的二次振捣在混凝土初凝前进行二次振捣，将混凝土表面气泡沿模板面向上引出，另外混凝土振捣采用高频振动棒可促进气泡的引出。二次振捣能使混凝土内部的胶结料重新均匀布置，从而达到消除混凝土表面气泡和使混凝土更加密实的目的。混凝土在振捣作用下会趋于液化，具有一定的流动性，在振捣成型及其随后的静停过程中，很少能实现相对稳定的状态，粗骨料在自重作用下仍有下沉，水分和气泡上升，这种物理现象会一直持续到混凝土失去塑性（初凝之前止），其结果会造成粗细颗粒上下分布不均匀的现象。粗大颗粒在混凝土凝结前的下沉，就使得下部的密实度大于上部。所以混凝土的下部强度总是大于上部。而且随着外分层的发展，还会出现内分层，即粗骨料周围区域密实度发展不均匀。外分层与内分层的共同特点都是在骨料的下部形成充水区，充水区中也含有一部分气体，随着水分蒸发后，就会成为空穴，降低混凝土的强度。间隔一定时间进行的二次振捣，可以使本来已经接近凝结的混凝土经振捣液化，重新恢复塑性，将由于内分层被封闭在粗骨料下部的水囊内的水和气泡释放出来，进而使得这个充水区被水泥浆体所填塞。3.6模板的选取采用优质、表面光滑的模板，并在模板上建立排气通道；使用水性脱模剂和合理使用消泡剂，因为消泡剂一方面可以防止气泡或泡沫的产生，另一方面可以将已产生的气泡消除掉。不同种类的模板都有各自的特点，木模板吸水性强，浇出的混凝土气泡少，但是光洁度差，而且重复利用率低，一般较少采用。覆膜的胶木板光洁度好，但是吸水性差，为了改善使用效果增加排气性可在模板上设少量孔径2mm的间距1m左右的排气孔。对于必须用大钢模的工程，可采用涂刷中性脱模剂减少摩阻力和涂刷消泡剂减少气泡两种措施来综合处