混凝土表面气泡问题综合分析

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引言
　　涝河水库除险加固溢洪道改建工程是由山西省水利建筑工程局涝河水库项目部承建，该工程由引渠段、控制段、泄槽段、消力池段组成，全长355m ，总跌差27m ，溢流堰底高程550.0m，泄槽段纵坡0. 01～0. 1774 ，为钢筋混凝土结构，该工程混凝土总量1.7万m3，钢筋制安560t ，混凝土单元工程量较小，浇筑块数多，日浇筑强度大。墙体混凝土采用分层浇筑法，在工程施工初期，每浇筑完一块墙体时，拆模后均发现混凝土上部50cm范围出现大小不等、分布不均匀的气泡现象，针对这一现象，专门组织有关人员分别从原材料、配合比、施工工艺三方面查找原因，采取排除法，最终找到解决气泡的方案。
　　1、试验方法
　　1）通过控制砂子细度模数和中砂粗粒含量，避免混凝土中砂浆的自分离现象（即避免较细的砂子颗粒携带部分水泥浆在混凝土振捣过程中从砂浆中分离出来形成表面浮浆） ，解决混凝土表面浮浆问题。
　　2）通过调整混凝土配合比，改善混凝土拌合物和易性，提高混凝土抗分离能力，解决混凝土分层及气泡集中问题。
　　3）通过改进施工工艺，提高混凝土密实度，解决混凝土表面气泡缺陷。
　　2、试验用原材料
　　2. 1 细骨料[ 1 ] 混凝土用砂为细砂、中砂混合料，其中细砂为西池产天然河砂，细度模数不小于1. 60 ；中砂为王开产天然砂，细度模数不小于3.2 ，且粗料含量（10 mm 以上颗料含量） 小于15 %.
　　2. 2 粗骨料[ 1 ] 混凝土用石为小石、中石二级骨料，其中小石为浮山产5mm～15 mm 人工碎石；中石为临汾河西产20 mm～40 mm 人工碎石[ 1 ] .
　　2. 3 胶凝材料 混凝土胶凝材料为临汾市建材水泥厂生产的尧都牌32.5级普通硅酸盐水泥。
　　2. 4 外加剂 外加剂为山西省建筑科学研究院生产的XGY 型引气减水剂。
　　2. 5 水 混凝土拌合及养护用水为库区水。
　　3、试验工艺
　　3. 1 拌和
　　采用HZS1500 双卧轴强制式搅拌机搅拌。
　　3. 2 运输
　　原材料利用装载机铲运至拌合站配料机，熟料由自卸汽车直接从拌合站接取运至施工现场的储料斗中，再由挖机挖取，同时进行二次搅拌，喂料入仓。
　　3. 3 入仓、平仓 混凝土入仓落差控制在2m以内，浇筑按30cm～50cm为一层进行。
　　3. 4 振捣 采用EX50 型手持电动软轴插入式振捣器振捣。
　　4、试验组合及目的
　　模拟实际施工将试块体积放大采用大模板支撑，试块长1.0 mm～2.0 mm ，宽0.6 m～0.9 m，高1.2 m～2.0 m ，铺料厚度为40cm～50cm.试验组合采用10种配合比排列进行试验，目的如下：
　　1）在保证混凝土拌合物具有较好抗分离性前提下，确定细砂最小掺量，解决混凝土振捣过程中分层问题。
　　 2）在保证混凝土振捣过程不离析前提下，确定混凝土拌合物的最大坍落度。
　　3）在保证混凝土能振捣密实前提下，确定混凝土拌合物的最小坍落度。
　　4）在保证混凝土拌合物振捣后均质、密实前提下，确定最佳工艺参数及振捣方法。
　　5、试验结果
　　通过对1～10 试块混凝土拌合物和易性、振捣密实及排气的难易程度，综合分析拆模后混凝土表面平整度、气泡大小及分布规律等因素，结合以前小试块的试验结果得出以下规律[ 2 ] ：
　　1）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；细砂比例在20%～35%范围时，混凝土拌合物在振捣过程中基本不分层，但细砂含量越小，混凝土拌合物的和易性越差。最终确定细砂含量为35%时，混凝土拌合物具有较好的抗分离性。
　　2）混凝土拌合物坍落度小于2.5cm时，易形成粗骨料离析，同时不易振捣密实；坍落度大于4.5cm 时，不易排气，同时在振捣过程易分层。
　　3）混凝土振捣时，振捣棒孔距为30cm，振捣时间为50s～60s，振捣棒来回拔动2次～3 次，按常规的方法再振捣一次较优。
　　4）在其他条件不变前提下，铺料厚度40cm与50cm的混凝土振捣后其密实性、表面平整度基本一致。
　　6、结论
　　6. 1 调整后混凝土配合比[ 2 ] 各种材料比例为水泥∶水∶砂∶石= 1∶0. 45∶2. 05∶3. 95 （重量比） . 单方材料用量为水（kg） ∶水泥（ kg） ∶砂子（ kg） ∶石子（ kg） ∶外加剂（kg） = 143∶318∶652∶1 267∶4. 77 . 细砂、中砂比例为：细砂∶中砂= 35∶65 （重量比） . 小石、中石比例为：小石∶中石= 45∶55 （重量比）.
　　6. 2 施工工艺 混凝土坍落度：2. 5 cm～4. 5 cm. 铺料厚度：50 cm. 振捣孔距：30 cm. 振捣时间：50 s～60 s ，具体以混凝土表面不再明显逸出气泡为准。振捣方法：每孔振捣均上下拔动2 次～3 次，振捣完后，最后一层再振捣一次，孔位与前错开，孔距不变，以利排气。
　　7、结语
　　只要分析清楚气泡的成因，找出相适宜的方法，混凝土的表面气泡是可以消除的。值得注意的是，气泡的产生往往不是单一原因造成的，解决的方法也不是一成不变的，应该具体问题具体分析。 另外，在消除气泡问题的同时要综合考虑其他技术指标，不能片面强调某一方面，否则将会顾此失彼，得不偿失。