预制梁混凝土表面气泡成因及改善措施

  T梁是一种常见梁式桥的上部主要结构，T梁品质的好坏直接影响着整个桥梁的常规使用的寿命，混凝土表面过多的气泡直接引发T梁的强度和耐久性下降，甚至有可能造成严重的质量问题。由于混凝土是一种由液相、固相、气相组成的多相材料，其本身含有气泡，因此，如何能将混凝土生产的全部过程中产生的气泡顺利排出，成为当今T梁预制控制的难点之一。本文以福建某建筑施工工地在T梁预制初期混凝土表面出现较多气泡为例，通过一系列分析气泡成因并采取对应的改进措施，大幅度减少了混凝土表面气泡的数量，提升了T梁的表面上的质量，为后续类似的T梁预制提供借鉴。

  混凝土强度等级为C45，初始坍落度120～160mm，具体配合比如表1所示。

  由表2可知，该河砂细度模数偏大，不属级配区（重要工程的混凝土用砂通常选用细度模数为2.6～2.9的中砂，级配区属于2区），0.30mm以下筛余为1%。使用河砂拌制混凝土，混凝土的保水性能差，混凝土包裹性不良，有可能会出现泌水、离析等问题，因此导致混凝土气泡增多。

  由表3可知，该碎石属于10～16.0mm单粒级，不属于连续粒级，且粒径全部集中在9.5～16.0mm。该类碎石的空隙率较大，总表面积增加，导致混凝土不密实，这也造成了采用此类级配不良的碎石拌制混凝土时，为了填充混凝土中的空隙需要胶凝材料总量和用水量，使得混凝土和易性较差，易离析，捣固不易密实，因此导致混凝土气泡增多。

  在混凝土现场浇筑时，时常会闻到一些刺激性气味，这是由于使用的粉煤灰含有铵盐，如NH4HCO3和（NH4）2SO4，这两种物质溶于水，在水泥等碱性环境下产生刺鼻的气味（NH3）。用含铵盐的粉煤灰拌制混凝土也会产生NH3，如果气体不能完全释放并排出，混凝土硬化后表面将有大量的气泡眼，甚至影响混凝土强度，并且铵盐的存在进一步提升了混凝土的碱度，增加了混凝土的总碱量，提高了混凝土发生碱活性破坏的概率。必须要格外注意的是，该类粉煤灰在进场时必须予以严格控制。

  钢模板的内壁表面上的质量是影响混凝土表面的直接因素，由于钢模板的密封性较好，混凝土气泡排出只可以通过振捣，先从混凝土内部往外排，然后沿两侧模板内壁逐步往上排，特别是当使用的模板是旧钢模板时，必须要格外关注模板的内壁表面，若该模板表面较粗糙，则会大幅度提升气泡从底部模板侧壁往上排的阻力，气泡无法顺利排出，导致混凝土表面出现较多气泡。

  本项目T梁长度为30m，预制T梁采用附着式振捣器和插入式振捣器振捣相结合，以附着式振捣器为主，插入式振捣器为辅的振捣工艺。附着式振捣器固定的法兰盘在梁体两侧模板，每侧1～2个法兰对称布置，高度距底模顶面约70cm，呈“一字形”排列。相邻两个附着式振捣器间距约有2.5m，超过了附着式振捣器的作用范围且两侧对称布置，同时开启时振动力会互相抵消，降低了振捣效果，导致混凝土排出气泡效果不佳。

  T梁横截面尺寸为变截面，其截面形式为自上而下先大后小再大。由于T梁底部钢筋布排密集，底部混凝土只能依靠附着式振捣器振捣，如果混凝土流动性过小，采用附着式振捣器就很难将底部混凝土振捣密实。脱模后，变截面马蹄处会存在大量的气泡，甚至会出现蜂窝、麻面的现象，极度影响T梁品质。

  随着河砂资源的枯竭，天然级配良好的中砂在工程中已经较少应用，目前的中砂多采用粗砂和细砂通过合理的比例进行调配而成。为了获得级配良好的中砂，本工程对所采用的细砂和粗砂进行组合筛分，结果如表4、表5所示。

  通过筛分试验，在原粗砂中掺入25%的细砂，使混合后砂的细度模数为2.7，级配区属于2区，改善了砂的级配，减少砂子因级配不良造成的空隙，同时细料的引入，提高了砂的保水性能，从而使混凝土和易性更好，更易振捣密实，由此减少混凝土气泡数量。

  由表3可知，本工程所用的碎石为单粒级碎石，其空隙率较大，直接引发混凝土所需要的浆体用量增加，增加产生大量气泡的风险。对此，通过引入5～10mm的碎石，调整碎石的级配，使其形成连续级配，降低混凝土的浆体用量，以此降低碎石的孔隙率，提升混凝土的表面性能。试验表明，本工程所用的单粒级碎石中掺入30%的5～10mm碎石，可有效改善其级配，具体筛分结果如表6所示。

  由表6可知，掺入30%的5～10mm碎石，能够使原来10～16mm单粒级碎石变成5～20mm连续粒级碎石，减少碎石因级配不良造成的空隙，使混凝土更易振捣密实，由此减少混凝土气泡数量。

  更换粉煤灰，使用不含铵盐的粉煤灰，同时对进场的粉煤灰执行车检制度，可取少量现场粉煤灰放入烧杯中，并加入一定量的水和少量的氢氧化钠进行充分搅拌，直至闻到刺鼻的气味（NH3），便可以判定现场的粉煤灰中含有铵盐，这可避免由于粉煤灰含铵盐而导致混凝土生产过程产生更多的气泡，从而造成混凝土表面气泡增多的现象。

  要求减水剂厂家调整减水剂配方，使减水剂的含气量控制在3%以下，同时在减水剂中掺入消泡剂，可通过试验室试拌并模拟现场的振捣方式成型试块，确定消泡剂的掺量。

  对钢模板重新进行打磨，特别是表面粗糙的部分，使用消泡脱模剂加新机油代替废机油脱模剂。

  增加附着式振捣器的数量，相邻的附着式振捣器间距控制在1.6m以内，成“品字形”排列，且梁体两侧的附着式振捣器应交错布置，以免两侧振动力相互抵消，影响振动效果。

  经过试验对比发现，在水胶比、砂率、振捣方式和振捣时间相同的条件下，混凝土坍落度对混凝土表面气泡数量多少也产生一定的影响。坍落度与气泡的关系如表7所示。

  由表7可知，在水胶比、砂率、振捣方式和振捣时间相同的条件下，混凝土坍落度在180mm以上，混凝土表面气泡最少。这是由于在相同的振捣方式和振捣时间下，混凝土坍落度越大，越容易振捣密实，同时混凝土稠度就越低，振捣时气泡从下往上排的阻力就越小，从而混凝土表面气泡数量越少。

  本文从混凝土的原材料、模板、施工工艺等方面探究预制T梁混凝土表面气泡多的原因，通过优化集料级配、使用不含铵盐粉煤灰，使用含气量低的减水剂、使用消泡脱模剂代替普通脱模剂、优化振捣工艺和控制混凝土坍落度等改善措施，T梁混凝土的表面气泡数量有了明显的改善，为今后解决混凝土表面气泡提供了重要参考价值。返回搜狐，查看更加多