一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師之如何消除混凝土表面氣泡

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$lesson$　　1 　產(chǎn)生氣泡的原因

　　(1) 級(jí)配不合理,粗級(jí)料過多,細(xì)級(jí)料偏少;

　　(2) 骨料大小不當(dāng),針片狀顆粒含量過多;

　　(3) 水泥用量相對(duì)較少的低標(biāo)號(hào)混凝土;

　　(4) 用水量較大,水灰比較高的混凝土;

　　(5) 與某些外摻劑以及水泥自身的化學(xué)成分有關(guān);

　　(6) 使用表層刷油的鋼模板成型的混凝土;

　　(7) 與混凝土澆筑中振搗不充分、不均勻有關(guān)。

　　2 　機(jī)理分析

　　(1) 材料方面。氣泡的形成主要是屬于一種物理原因。根據(jù)集料級(jí)配密實(shí)原理,在施工過程中,如果使用材料本身級(jí)配不合理,粗集料偏多骨料大小不當(dāng),碎石材料中針片狀顆粒含量過多,以及在生產(chǎn)過程中實(shí)際使用砂率比實(shí)驗(yàn)室提供的砂率要少,細(xì)粒料不足以填充粗集料之間的空隙,導(dǎo)致集料不密實(shí),形成自由空隙,為氣泡的產(chǎn)生提供了溫床。水泥和水的用量多少,也是導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生的重要原因。在實(shí)驗(yàn)室試配混凝土?xí)r,考慮水泥用量主要是針對(duì)強(qiáng)度而言。如果在能夠滿足混凝土強(qiáng)度的前提下,增加水泥用量,減少水的用量,氣泡會(huì)減少,其原因是多余水泥凈漿可以填塞因集料級(jí)配不合理或者其他原因?qū)е碌目障?而水的減少可以使自由水形成的氣泡(混凝土中水泡蒸發(fā)干后,便成為氣泡) 減少。

　　另外,在水泥用量較少的混凝土拌和過程中,由于水和水泥的水化反應(yīng)消耗部分用水較少,使得薄膜結(jié)合水,自由水相對(duì)較多,從而讓水泡形成的機(jī)率增大,這便是用水量較大,水灰比較高的混凝土易產(chǎn)生氣泡的原因所在。某些混凝土外摻劑以及水泥自身的化學(xué)成分,也是導(dǎo)致氣泡產(chǎn)生的原因。雖然由于化學(xué)成分產(chǎn)生的氣泡比物理原因產(chǎn)生的氣泡,在生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的機(jī)率要小得多,但這也是一個(gè)不容忽視的原因。而且,其機(jī)理的復(fù)雜程度要比物理原因更甚。限于篇幅,本文不做詳細(xì)探討。

　　(2) 工藝方面。在混凝土拌和灌注過程中,容易混進(jìn)一些空氣?；炷涟韬臀锏臍馀菁炔荒茏孕幸莩?也不會(huì)靠本身的重量將這些氣泡排出,所以后天的振搗是使混凝土獲得密實(shí),排除氣泡的重要手段。振搗時(shí)骨料顆粒相互靠攏緊密,將空氣帶著一部分水泥漿擠到上部,氣泡借助震動(dòng)力冒出來。振搗能否密實(shí),氣泡能否排出和許多因素相關(guān)。

　　不同結(jié)構(gòu)類型的混凝土要選用不同的振搗器,振搗器是種類不同,性能顯著不同。淺薄的結(jié)構(gòu),如橋面鋪裝層,一般用平板振搗器,深厚的結(jié)構(gòu)物,如基礎(chǔ)墩臺(tái),梁等要用插入式(也叫內(nèi)震式) 振搗器,對(duì)于T形梁、箱梁和工字梁的腹板可配以附著式振搗器。

　　振搗時(shí)間與氣泡的排除有直接的關(guān)系。一般來講,振搗時(shí)間越長,力量越大,混凝土越密實(shí)。但時(shí)間過長,石子下沉,水泥漿上浮,發(fā)生分層、泌水、離析現(xiàn)象,使有害氣體集中于頂部,形成“松頂”。時(shí)間過短,骨料顆粒還沒有靠攏緊密,不能將水和多余的空氣排出,達(dá)不到密實(shí)的目的。對(duì)于流動(dòng)性較大的混凝土,震動(dòng)力不能過大,時(shí)間不宜過長;對(duì)于干硬性混凝土,則必須強(qiáng)力振搗。振實(shí)的標(biāo)志是:在振搗過程中,當(dāng)混凝土停止下沉,表面不在出現(xiàn)氣泡,就認(rèn)為已經(jīng)振實(shí)。

　　在一定條件下,延長振搗時(shí)間,可以提高振搗效果,但不能增加有效范圍。而有效范圍之內(nèi)的氣泡才能在振搗過程中排出,所以要選擇合理的振搗半徑。提高振搗頻率,能有效提高震動(dòng)范圍,而頻率過大時(shí),振動(dòng)范圍反而又減小。在通常情況下,插入式振搗器的振搗半徑是45～75 cm ,插入間距大都限制在60 cm 以下。如前所述,不同振搗方法,搗實(shí)的混凝土厚度不同。采用插入式振搗器時(shí),分層厚度不應(yīng)大于振搗棒長度的0. 8 倍,采用表面振搗器時(shí),分層厚度不應(yīng)大雨20 cm。振搗有效范圍還跟混凝土的稠度有關(guān)。一般震動(dòng)波隨著四周距離的延長而減弱,對(duì)于干硬性混凝土和易性越差,震動(dòng)能的衰減越大,有效距離越短,對(duì)于稀軟性混凝土則相反。

　　3 　解決辦法

　　(1) 把好材料關(guān),嚴(yán)格控制骨料大小和針片狀顆粒含量,備料時(shí)要認(rèn)真篩選,剔除不合格材料。

　　(2) 選擇合理級(jí)配,使粗集料和細(xì)集料比率適中。

　　(3) 選擇適當(dāng)?shù)乃冶?可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)多做幾組,相互比較從中擇優(yōu)選用。在能保證混凝土強(qiáng)度的前提下,建議采用標(biāo)號(hào)較低或者相關(guān)物理技術(shù)性能指標(biāo)偏差小一些的水泥,以增大水泥用量。

　　(4) 努力降低實(shí)際生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)之間的偏差。施工過程中要及時(shí)做好材料含水量檢測,應(yīng)該做到每車集料都要過稱,如能采用電子計(jì)量效果更佳,采取質(zhì)量比控制,并隨時(shí)調(diào)整現(xiàn)場配合比,使用水量和砂率不致發(fā)生較大偏差。

　　(5) 選用化學(xué)成分品質(zhì)優(yōu)良的外摻劑和水泥。目前這方面的品牌很多,不能一概而論。進(jìn)行化學(xué)分析當(dāng)然是一種辦法,但對(duì)于實(shí)際生產(chǎn),最簡便易行的辦法莫過于多做幾組試件,選取一種較好的用于生產(chǎn)。

　　(6) 高度重視混凝土的振搗。如前機(jī)理分析所述,要選擇適宜的振搗設(shè)備,最佳的振搗時(shí)間,合理的振搗半徑和頻率,插入式振搗器要快插慢拔。

　　(7) 模板應(yīng)保持光潔,脫模劑要涂抹均勻但不宜涂的太多太厚。

?2009年結(jié)構(gòu)工程師考試時(shí)間：9月19、20日
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