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砼结构表面气泡的防治砼(混凝土)结构表面气泡是指在混凝土浇筑和振捣过程中,由于气体未能及时排出而残留在混凝土内部或表面形成的孔洞。这些气泡不仅影响混凝土的外观质量,还可能降低其耐久性和强度。为有效防治砼结构表面气泡问题,可从以下几个方面着手:
1.优化配合比设计合理的配合比是减少气泡的关键。应选择适当的水灰比,避免过高的用水量导致过多空气混入。同时,合理选用外加剂,如减水剂、引气剂等,以改善混凝土的流动性并控制气泡数量和大小。此外,骨料级配应尽量连续,以减少空隙率,从而降低气泡形成的可能性。
2.加强施工工艺管理在混凝土搅拌过程中,应确保搅拌时间充分,使材料混合均匀,减少气泡产生。浇筑时,分层厚度不宜过大,每层厚度一般控制在30~50cm范围内,以便于振捣排气。振捣是排除气泡的重要环节,应采用高频低幅的振动方式,并保证振捣时间和范围足够,避免欠振或过振。对于模板接缝处,需密封严密,防止漏浆或空气进入。
3.改进模板系统模板表面光滑度直接影响混凝土的外观质量。使用脱模剂时,应选择不影响混凝土表面性能的产品,并均匀涂抹,以减少粘附气泡的形成。同时,模板应具有足够的刚度和稳定性,避免因变形而影响混凝土成型质量。
4.环境因素控制施工环境对气泡的形成也有一定影响。高温或低温条件下,混凝土的泌水和硬化速度会发生变化,可能导致气泡残留。因此,在极端天气下施工时,应采取相应的保温或降温措施,确保混凝土性能稳定。
通过以上措施的综合应用,可以显著减少砼结构表面气泡的发生,提高工程质量。这不仅有助于提升建筑物的美观性,还能增强其长期使用的可靠性和安全性。
在混凝土的成型过程中,由于材料、工艺及环境条 件等多方面的原因往往会导致混凝土表面产生一些大 的气泡,特别是高等级混凝土更易形成气泡。少量的 气泡不会对构件或建筑物产生大的影响,但太多的气 泡将会带来一系列的问题:①表面气泡的存在会影响 构件美观;②表面气泡对混凝土的耐久性也产生一定 的影响,由于气泡直接嵌人结构体,所以将减小混凝土 保护层厚度,给钢筋锈蚀留下隐患;③气泡会直接减小 构件的有效截面,给构件的受力带来不利影响,另外施 工时要对气泡进行二次处理,费工费料。本文针对性 地提出了一些避免气泡产生的方法。
某商业写字楼工程,结构形式为高层钢筋混凝土 框架剪力墙结构,地下2层,地上18层,建筑檐口高度 为66.6m。地下室外墙厚400mm,混凝土等级为 C45S16、C50S16抗渗混凝土,首层柱截面为850mm× 850mm,地上1~6层墙柱混凝土等级为C50,标准层采 用钢质大模板施工,混凝土均为泵送商品混凝土。 工程于2002年9月开工,在结构施工过程中,3次 出现了较严重的表面气泡现象,分别是地下二层墙体 混凝土冬季施工阶段、首层墙体施工阶段和标准层墙 体施工阶段。现场只统计直径大于4mm的气泡,实测
最大气泡直径有2.5cm,深度有2.0cm,而且数量很多, 分布不均匀,具体情况如表1所示。
根据几次气泡产生的部位、施工操作方法、施工环 境、材料用料情况、气泡的分布特点及相应采取改进措 施后的实施效果等因素,现场组织了多次专题会议对 气泡产生原因进行分析、研究。本工程基础及9层以 下的墙柱采用高等级混凝土,较严重的气泡现象也主 要发生在这一区域。从气泡的分布特点上看气泡主要 产生在墙体上,而梁板上很少,对同一构件是上部较多 下部少,说明气泡的产生与构件的厚度有关,同时也与 振捣时间、浇筑厚度等有关。结合考虑材料的原因从
2004. [5] 陈建奎.混凝土外加剂原理与应用(第二版)[M].北京:中国计 划出版社.2004
气泡产生的时间段上看 主要为3个阶段:①地 下部分C40、C50抗渗混 凝土中掺加引气减水 剂,此时为冬季施工阶 段,采用竹木胶合模板, 水质脱模剂。初步分析 认为此时的表面气泡是 由于混凝土掺外加剂原 因和振捣时间不足引起 的,在后续的施工中加 强了对混凝土浇筑振捣
王凤岐等:混凝土结构表面气泡的防治
表2混凝土配合比统计
工艺的监控,结果表明气泡减少了。②首层墙柱C50 普通混凝土,施工时期为解除冬季施工后,采用竹木胶 合模板,此时的混凝土配合比中粉煤灰增加较多,水灰 比较大。③标准层C50普通混凝土,施工时期为解除 冬季施工后,采用钢质大模板,油性脱模剂,此时水灰 比大,砂率相对小。另外,在气泡消除效果不明显的情 况下还更换了混凝土搅拌站以对配合比进行彻底调 整,从而使气泡有了较大幅度的减少。混凝土配合比 变化调整情况具体如表2所示。 结合经验,通过对上述各种情况的对比与试验验 证,最终认为产生气泡的原因很多,但在施工中最主要 是由于材料、工艺不当和施工环境不适所造成,具体 归纳为以下主要几种: (1)高等级混凝土水泥用量多,水灰比(水胶比)小 (0.36),混凝土坍落度小,较粘,气泡不易排出。 (2)与某些外掺剂以及水泥自身的化学成分有关; 施工中为了改善混凝土的可泵性,加人引气减水剂,产 生大量气泡来增大混凝土流动性,由于引气剂掺量较 大,产生的气泡较多,在振捣作用下易汇聚为大气泡。 (3)由于水泥用量大,即使掺加了引气减水剂,但 混凝土的粘滞阻力仍很大,振捣时间不足时气泡不易 被带出。 (4)冬季施工期间为防止混凝土达到临界强度之 前受冻,要让混凝土早强,这样替代料(可以改善和易 性)不能掺量太多,水泥用量相对较多,所以混凝土较 夏季更粘,对气泡排除更加不利。 (5)标准层施工用脱模剂为油性,粘度很大,施工 中又涂刷不均,太厚,影响气泡上升,限制了表面气泡 的排出,而用竹胶板水质脱模剂时气泡相对较少。 (6)钢制模板封闭太严,表面排气困难。 (7)操作工人振捣时间不足(此类混凝土的振捣时 间应比普通混凝土长),未按操作规程进行。 (8)一次浇筑厚度太大,致使振捣效果不好,气泡
主:原搅拌站采用密云碎卵石、中砂,粉煤灰,盾石牌P·042.5R水泥;更换搅拌站后采用兴发拉法基P· 042.5R水泥,其它材料与原搅拌站相同
更难于排出;对于高等级混凝土的浇筑厚度要严格控 制,应比普通等级混凝土浇筑厚度要小。 (9)商品混凝土运送道路较远,混凝土坍落度损失 很快,到现场时已很粘,影响气泡的排除。 (10)冬季施工后施工时添加了太多的掺合料,将 导致混凝土粘滞阻力增大,气泡不易排除;本例中更换 的配合比降低了掺合料用量,明显减少了气泡。 (11)骨料级配不合理,粗集料过多,细粒料偏少 针片状颗粒含量过多。本例采取了增大砂率(36%→ 38.5%)的办法改善了气泡多的状况。 (12)冬季施工后混凝土配合比用水量较大,水灰 比相对较高,更换配合比后用水量由175kg减小到 166kg,水灰比由0.36减小到0.341268.松花江流域水环境综合治理工程,气泡明显减少。
对气泡形成的原因这里主要分析物理原因,化学 原因产生的气泡在工程实践中出现的机率较少,且原 因较复杂,限于篇幅在此不再探讨。 骨料级配不合理会直接导致气泡产生。根据骨料 级配密实原理,在施工过程中,如果砂石料本身级配不 合理,或碎石材料中针片状颗料含量过多,以及在生产 过程中实际使用砂率比试验室提供的砂率小,此时粗 骨料间会形成大的空隙,细粒料不足以填充粗骨料之 间的空隙,导致骨料不密实,形成产生气泡的自由空 隙。另外水泥的多少和水灰比的大小,也是导致气泡 产生的重要原因。在试验室做混凝土试配时,主要是 针对强度考虑水泥用量,在能保证强度的前提下,对于 高等级混凝土应尽量减少水泥量以降低混凝土的粘 度,同时水灰比也要小,因为当自由水存在于混凝土中 时,水分蒸发后便形成气泡;而对于低等级混凝土可适 当增加水泥用量,减少水的用量,这样气泡会减少,因 为低等级混凝土计算水泥用量较少,不会造成混凝土 粘度很大不便施工的现象,多增加的水泥浆可以填塞 因集料级配不合理或者其它因素导致的空隙,而水的
在混凝土的拌制和浇筑过程中,容易混进一些空 气。混人混凝土拌合物中的气泡基本上不能自行排 出,只有通过振捣才能将气泡排除,使混凝土获得密 实。振捣时在激振力的作用下骨料颗粒互相靠拢紧 密,胶结料填充骨料间的空隙,将拌合物中的空气带着 部分水泥浆挤到上部,并排到外界。振捣能否密实、 气泡能否排除和许多因素相关,首先是振捣器类型对 气泡产生的影响,要根据不同结构类型的混凝土选用 不同的振捣器。浅薄的平板结构,可选用平板振捣器, 也可用插人式振捣器。深厚的结构物,如基础、梁柱等 要用插人式振捣器。其次是振捣时间与混凝土表面气 泡的数量有直接的关系。一般来讲,振捣时间越长,振 动力越大,混凝土越密实,但时间太久易使混凝土发生 分层、泌水,存在一个最佳振捣时间2。另外振捣的效 果还和有效振捣半径、分层厚度、振捣频率和混凝土的 稠度有关。按常规理论,插人式振捣器的振捣半径是 45~75cm,一般插人间距取50cm;分层厚度与振捣工具 有关,采用插人式振捣器时,分层厚度不应大于振捣棒 头长度的0.8倍,采用表面振捣器时,分层厚度不应大 于20cm,而且混凝土等级越高、粘滞力越大,厚度相应 要减小。提高振动频率,能有效提高振动范围,而频率 过大时,振动范围反而减小,实践证明,频率在12000r/ min时,振动有效范围最大。振捣有效范围还与混凝土 的稠度有关。振动波是随着四周距离的延长而减弱, 对于于硬性混凝土和易性越差振动能的衰减越大.有
效距离越短,对于稀软混凝土则相反。振捣器插人的 速度、方法也会影响气泡的排出。要快插慢拔,否则振 捣棒的位置易形成砂浆窝或空隙,慢拔可使空隙在振 捣过程中慢慢聚合填实,也利于气泡外溢,对于干硬性 混凝土尤其如此。
目前框架及剪力墙结构的混凝土施工主要使用钢 模板或竹胶板。脱模剂为钢模表层采用油性剂,木模 表面刷水性剂的形式。在钢模成型的混凝土振捣过程 中,由于自由水及气泡往两边及上面走动,使得封闭很 严的不吸水钢模与混凝土接触面含水、气较多,同时钢 模上的油有一定粘滞力,使得接触面的水、气不易跑 动,这样混凝土表面形成气泡的机率就较大;而木模由 于用水性脱模剂,粘滞阻力小,情况较好,这也与我们 观察的实际情况相符。由此可见,钢模板本身不吸水 和油的粘滞力对气泡的排出是不利的。