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【分析】混凝土結構內氣泡原因分析及排除方法

混凝土結構內氣泡原因分析及排除方法

來源：砼商網作者：砼商網編輯部發布日期：Dec 22, 2016 閱讀次數：1935 收藏打印

在建筑施工中，常常會產生混凝土結構內出現氣泡的問題，其不僅僅影響了工程的美觀，還會給工程質量帶來某些問題，嚴重的甚至可能引發建筑安全。因此，對于建筑混凝土結構內氣泡這種影響建筑安全的問題是當前必須解決的。本文將首先對混凝土結構內氣泡產生的原因進行分析，并通過分析提出相應的解決方案，并提出一些建議，希望通過此次對混凝土結構內產生氣泡的研究能夠給建筑施工人員和技術人員們帶來一些啟發。
隨著現代建筑施工工程的進步，混凝土施工引來了新的工藝和技術。新技術新工藝的快速發展，使得混凝土表面的裝飾效果要求越來越高。但在新工藝和新技術快速發展的前提下，對于消除混凝土表面氣泡的研究趨勢卻相對來說比較慢，還沒有形成極大的重視。氣泡的形成主要是屬于一種物理原因，同時也存在著施工操作中的影響。在混凝土施工過程中，由于受到了配合比、原材料、施工工藝和脫模劑等因素的影響，混凝土表面乃至結構內都可能會出現蜂窩麻面和結構內氣泡，這已經成為了一種常見的困擾著建筑施工的重要難題，其不但影響了建筑混凝土面的表現效果和美觀，而且還會在一定程度上危及到建筑質量安全。對于混凝土表面形成氣泡麻面的問題，還能夠采用派施工人員進行修補，但如果結構內出現氣泡則就不是那么簡單了。但氣泡也分為優劣之分，即“無害氣泡”和“有害氣泡”，大體上來說，在混凝土中形成的微小氣泡屬于“無害氣泡”。從混凝土結構理論上來說，這種氣泡不但不會降低混凝土的強度，同時它還有助于提高混凝土的耐久性。但如果在混凝土中所形成的氣泡過大，那么則可以定性為“有害氣泡”，有害氣泡屬于破壞了建筑結構的范疇，甚至會導致整個建筑的安全事故，造成不可挽回的嚴重后果。
一、混凝土產生氣泡的原因
1、骨料大小不合理，級配不合理
前面提到了，混凝土氣泡的形成的主要是屬于物理原因，其根據集料級配密實遠離來看，如果在施工過程中材料本身級配不合理，以及粗集料偏多骨料大小不當，石料中的針片狀顆粒含量過多。同時在生產過程中實際使用的砂率比實驗室提供的砂率要少，使得其細料不能夠填充粗集料之間的空隙，則可以導致集料的不密實，產生空隙，這樣就會為氣泡的產生提供了先決的條件。
2、水泥的用水量較大，混凝土的水灰比較高
在水泥的拌合過程中，如果水泥和水之間的比例不合理，也會產生氣泡，其是混凝土氣泡產生的又一個原因。在進行試配混凝土時，所考慮水泥的用量主要是針對其強度，所以水泥的用量一般不敢增加，如果在滿足混凝土的強度的前提之下，進行增加水泥的用量，那么混凝土的氣泡會有所減少，不過這樣做會增加水泥的用量，使得施工成本相應的增加。在用水量較大的混凝土拌和過程之中，因為水和水泥的水化反應消耗部分用水量較為小，則使得自由水、薄膜結合水相對較多，從而增大了水泡的形成機率。所以，水灰比較高，用水量較大的混凝土產生氣泡的可能性較高。因此，在進行水泥拌和的過程中，應該嚴格的控制入模時的坍落度。
3、外加劑和水泥自身的化學成分的因素
在導致混凝土產生氣泡的原因中，混凝土的外加劑和水泥自身的化學成分也占據了一部分的產生原因。雖然由于化學成分產生氣泡的機率比物理原因小得多，但其還是存在著不容忽視的因素。商品混凝土一般需要長時間的運輸才能到達施工現場，其為了滿足長時間的運輸、攪拌、泵送、振搗的要求，所以必須在其中添加外加劑。外加劑有很多種，目前市場上主要使用的外加劑大多是引氣型的減水泵送劑，其加入到商品混凝土之中后，可以使得混凝土在攪拌中引入大量的、均勻、穩定而封閉的、微小的氣泡，大大改善混凝土的粘聚性和保水性，減少混凝土泌水和離析，提高混凝土的流動性，并能使混凝土的坍落度損失率大幅降低，更加有利于混凝土的澆筑施工。引氣劑還能提高混凝土的抗凍性和抗滲性，但會降低混凝土的強度。常用的引氣劑有松香熱聚合物、松香皂、烷基磺酸鈉、脂肪醇硫酸和乙基多羥硅油。
引氣型減水劑的種類和摻量的不同，所產生的氣泡的大小和數量也將會不同。當加入松香類引氣劑時，所產生的氣泡會比其它類型的外加劑要稍微的多一點。
4、攪拌時間對混凝土氣泡產生的影響
在混凝土的攪拌過程中，如果不進行均勻的攪拌，外加劑多的部位所產生的氣泡就會多一些。沒有拌和到外加劑的不就就會出現坍落度損失較大、坍落度不均勻、離析等現象。但如果為了攪拌得均勻徹底，采用過度的攪拌時間，則又會使得混凝土中所形成的氣泡越來越多。從而產生反效果，極大程度的影響了建筑外表的美觀，以及建筑安全。
5、施工中振搗手的不規范操作所形成的混凝土氣泡
混凝土在施工中要經過一個重要的環節，這個環節就是振搗。振搗需要振搗手的操作，良好的振搗可以使得混凝土的結構更密實。振搗操作的要領主要包含對分層振搗的高度和振搗的時間的良好掌握，分層高度越高，則混凝土內部的氣泡就越不容易排出。但振搗的時間如果過于長或者過于短，那么混凝土表面的氣泡缺陷就會越來越多。振搗時間過長，會使得混凝土內部的微小氣泡在機械作用下出現嚴重的破滅重組，使得混凝土出現不密實而導致的自然孔洞的形成，或是產生出不規則的較大氣泡。對于流動性較大的混凝土，振搗時的震動力不宜過大，時間不宜過長。但對于干硬性的混凝土，必須適當加強震動力和延長震動的時間。當混凝土停止下沉并且表面不在出現氣泡時，則表示振實，那么方可停止振搗。
6、混凝土的配比設計不合理
在施工前的混凝土配比設計時，當所用的水膠比越大時，混凝土的結構表面就會產生越多的氣泡。其是因為混凝土在配比時其中的水達到了飽和狀態之后，多出的水會從混凝土中排出、并且會吸附在混凝土的結構表面，被混凝土的自身養護面吸收，并進入混凝土的表層，其后隨著表層被吸收的水分被空氣蒸發，而形成了氣泡。
7、使用的脫模劑不合理
有些施工單位在施工中選用了油性脫模劑，這種油性脫模劑對氣泡具有極大的吸附性，混凝土中的氣泡一旦和其解除，便會被吸附在模板上，從而成型于混凝土結構的表面。混凝土結構面層的氣泡一旦接觸到粘稠性脫模劑，那么就很難隨著振搗作業時上升排出，直接導致混凝土結構表面出現氣泡。即使是水性的脫模劑，其對于混凝土內所產生的氣泡同樣有吸附性，使得在振搗作業時不能被全部振搗排出。所以使用同一混凝土卻采用不同的脫模劑，起產生的效果則會不同。
二、氣泡對混凝土結構的危害和益處
雖說混凝土所產生的氣泡也有起到正面效果的“無害氣泡”，但“有害氣泡”對混凝土結構所產生的危害也不容忽視。混凝土中的有害氣泡可以降低混凝土結構的強度，因為氣泡較大，其減少了混凝土的斷面體積，致使混凝土的內部不密實，所以就影響和降低了混凝土結構的強度。而且氣泡還會降低混凝土結構的耐腐蝕性，因為其使得混凝土的表面形成了大量的氣泡減少了對鋼筋的有效厚度的保護層，加速了混凝土的碳化，從而影響混凝土結構的強度和安全性。
其次是比較次要的危害，即影響了混凝土表面的外觀，不過大多數的建筑在其完工之后，其混凝土的裸面不會顯露出來的，所以這個危害可以忽略不計。經過實驗，當混凝土中的氣泡的顆粒徑在30-50mm以內時，或者混凝土的含氣量在4%以內時，所形成的這些氣泡不但不會對混凝土產出危害，反之還會增加混凝土的抗凍性、耐久性和抗摻性。當在混凝土中摻入了引氣劑并產生許多微小的氣泡后，其會使得混凝土在地振的作用之下，起到減少混凝土的脆性并增加其韌性。
三、對于混凝土結構內的有害氣泡的預防和改進措施
1、對材料進行嚴格的把關
要對材料進行把關，控制骨料的大小和針片狀顆粒的含量。在備料的時候，應當嚴格篩選，及時發現不合格的材料，并阻止其流入到施工作業之中。要對施工材料本身的級配進行嚴格的把關，要盡量使得石料中的針片狀顆粒含量合理。在生產過程中應當嚴格按照實驗中的砂率進行作業，避免使用不符合實驗時砂率，從而減少混凝土中形成氣泡。
2、選擇適當的水灰比
在實際施工之前，應當在實驗室內多次進行幾組水灰比的實驗，通過幾組之間結果的相互比較，從而選出其中最優的水灰比。同時應當在保證混凝土強度的前提之下，采用標號較低或相關物理技術性指標偏差小的一些水泥，從而增大水泥的用量。要用水灰比較低，用水量較少的混凝土進行施工作業。在進行水泥拌和的過程中，要時刻的嚴格控制入模時的坍落度。
3、控制原材料外加劑的質量
在原料上，應該嚴格控制外加劑的質量。引氣劑的質量對于混凝土的表面所產生的氣泡有著本質的影響，所以對于高性能和高強度的混凝土，則一定要選擇引氣氣泡小。分布均勻穩定的引氣型外加劑，避免用產生氣泡較多的引氣型外加劑。要多運用引氣型的減水泵送劑，使得混凝土在攪拌中引入大量的、均勻、穩定而封閉的、微小的氣泡，從而達到改善混凝土流動性、保水性、粘聚性，降低混凝土坍落度損失的作用。在滿足坍落度要求的前提下，盡量減小水膠化，同時控制外加劑中引氣劑的含量，使其不大于規定的標準。要使得混凝土的含氣量控制在4%以內，對于高強度的混凝土則需要控制在3%以內，水膠比越小，產生的氣泡將會越少。
4、從施工振搗上和施方法上來減少氣泡的產生
在混凝土施工過程之中，進行振搗時，應該進行分層布料，分層振搗。分層的厚度要不大于50cm，否則氣泡不容易從混凝土內部向上排除。混凝土的澆注應該按照一定的順序、厚度、和方向分層澆筑，從梁的一端逐層循序進展至另一端向相反方向投料，并在距該端4-5m處合攏。分層下料、振搗，每層厚度應該不超過30cm。上層混凝土必須在下層混凝土振搗密實后方能澆注，否則會產生不實的狀態，影響工程質量。在施工中，要采用消泡脫模劑消除混凝土表面的氣泡，并且在模板上建立排氣通道，這樣做可以使得混凝土的表面光滑，提高施工的質量。采用光滑的模板時所產生的氣泡少，而采用表面粗糙的模板時產生的氣泡則會多一些。所以在選擇材料上，應該盡量選用優質的、表面光滑的模板，切忌使用表面非常粗糙的模板。
5、用補救的方法來解決已經產生的表面氣泡
在施工中如果已經形成了表面的氣泡，則可以使用補救的方法來解決已經產生的表面氣泡。要運用用品種、同標號、同配比的水泥、粉煤灰配制，然后進行對混凝土表面所產生的細微氣泡進行填補，這樣做可以起到色系一致、強度等同的效果。不過進行此類補救措施，則最好在混凝土剛拆模時進行，這樣一來膠結粉料會吸收混凝土內部多余的水分，或利用給混凝土養護的水份來進行自身的固化反應，從而使其基本達到和原來設計強度等同的效果。
6、降低混凝土粘稠度，控制混凝土的和易性
在施工過程中，應該適當調整混凝土的水灰比、砂率、膠結材料用量以及外加劑的組分，應當改善混凝土粘稠性也可提高混凝土結構面層的質量。水灰比是影響了氣泡尺寸和間距，通過對不同水灰比引氣混凝土氣泡尺寸研究，發現混凝土氣泡尺寸隨水灰比降低而減小，其會隨水灰比增大而增加。水灰比對氣泡間距的影響也一樣，在混凝土引氣量相近的情況下，水灰比越大則氣泡間距就越大，表現為混凝土抗凍性能越差。在施工過程中，混凝土應該嚴格按照泵送混凝土配合比要求配制，對于砂率控制在40%左右，坍落度則要嚴格控制在160±20mm以內，并對粗骨料的粒徑進行了嚴格控制，保證在0.5～25mm。
7、使用合理的脫模劑
施工中，應該選取合理的脫模劑，避免使用油性脫模劑。在高速鐵路橋梁、公路橋梁、地鐵隧道、水利大壩、電廠水塔等清水混凝土工程中，常常使用一種高端混凝土模板漆的脫模劑產品。這種脫模劑在涂刷于橋梁模板、柱模、墩模、大型鋼模等表面具有良好的脫模性能。此外，該漆具有優異的附著力、硬度、韌性和耐堿耐磨性能，還解決了鋼模板存放易生銹、混凝土表面有氣泡、混凝土表面易污染、脫模清模困難等難題。所以，在混凝土施工的過程中，應當使用新型的，具有良好效果的脫模劑產品，使得混凝土不易產生氣泡。
結語：

隨著我國對建筑工程和建筑技術的需求不斷的加大，新技術，新工藝得到了快速的發展。對于工程安全和工程質量的要求也在不斷的提高，而混凝土結構產生氣泡的情況，則一如既往的困擾著每一個從事土建施工的施工人員和工程技術人員。如何解決在混凝土施工中出現的結構內產生氣泡的現象，是每一個建筑工程人員必須面對的一項課題。通過此次的研究，我們可以得出一個結論，那就是根據理論是可以減少或消除混凝土結構內所產生的氣泡的。但理論終歸是理論，還應當在實際操作中進行驗證。希望通過此次的研究，可以使得混凝土結構上產生氣泡的這一常見問題得到改善。

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