混凝土產生氣泡的原因及處理

2022-05-30 07:03:04 字數 2768 閱讀 3931

混凝土作為一種常用的建築材料,大量應用於工程當中。由於混凝土屬於一種多相材料,由固相、液相、氣相組成,所以混凝土氣泡的存在是必然的,不可避免的。混凝土表面氣泡的存在會影響工程的觀感質量,更重要的是它反映了該工程質量可能存在潛在風險。

可以通過技術手段減少有害氣泡的數量,增加有益氣泡的數量,對混凝土效能進行改善。因此,工程技術人員應給予足夠的重視。

根據成因不同,一般認為在新拌混凝土中引入的空氣在混凝土硬化後所佔據的空間形態稱為氣泡,而未水化消耗的拌合用水在混凝土硬化體中所形成的結構稱為孔隙。按照混凝土孔結構來劃分,氣泡屬於孔隙的一種。

一、產生氣泡的原因

1 混凝土漿集比偏小,水泥漿體體積不足以填充骨料的空隙。

2 混凝土砂率偏小,細集料體積不足以填充粗骨料的空隙,混凝土和易性差。

3 粗骨料級配不合理,粗顆粒過多,或粒型不好,針片狀顆粒含量過多。

4 與某些外加劑以及水泥和摻合料自身的化學成分及效能有關。

5 與混凝土生產攪拌及運輸的裝置形式和時間有關。

6 與混凝土施工工藝的選擇有關。

二、機理分析

(1) 材料方面。

氣泡的形成主要是一種物理因素。混凝土是由多種材料結合而成,石子起到骨架的作用,砂來填充石子的空隙,水泥漿填充砂的空隙。混凝土中漿體在填充骨料的空隙後要有一定的富餘,以使混凝土保持良好的工作性。

但配合比設計和生產過程中可能存在漿集比偏小的現象,造成集料不密實,形成自由空隙,因而產生有害氣泡。

根據骨料緊密堆積原理,在施工過程中,由於骨料級配不良,針片狀顆粒含量較多,或河砂細度模數波動較大,都有可能導致實際使用的砂率小於理論配合比,細顆粒含量不足以填充粗顆粒間的空隙,集料本身未達到最緊密堆積,為氣泡的產生提供了空隙。

混凝土用水量對氣泡有一定的影響,但對混凝土孔結構影響較大。混凝土拌合用水除提供水泥水化所需用水以外,多餘的水可以充當潤滑劑的作用,使混凝土具有良好的工作性。在混凝土硬化後,多餘的水蒸發會在混凝土中形成大量的連通孔隙。

另外由於泌水,會在骨料或鋼筋下方形成水隙,當水分蒸發後形成空洞,這與氣泡的成因不同。

減水劑對氣泡的影響也不可忽視。市場上常見的減水劑都具有一定的引氣效果,不同的型別和摻量都會影響氣泡的數量和大小,而且減水劑摻量越大影響越明顯。例如聚羧酸減水劑,其減水組分本身就具有一定的引氣效果,在混凝土中引入的氣泡含量和質量是不穩定的,主要是一些大的有害的氣泡會影響混凝土效能。

只進行混凝土含氣量測試不能對引入的氣泡的數量和大小進行表證。當含氣量滿足要求時,引入的也可能是有害氣泡,這對混凝土強度及耐久性反而不利。一般應採用「先消後引」技術對聚羧酸鹽減水劑進行處理,通過摻加消泡劑降低其含氣量,從而消除有害氣泡的影響。

另外根據混凝土耐久性也需要摻加一定的引氣劑,引入大量微小的有益的氣泡,復配成引氣型聚羧酸減水劑。

由於摻加減水劑後混凝土用水量減小,雖然混凝土坍落度滿足要求,但混凝土粘度明顯增大,使混凝土中引入的空氣不易排出。

(2)工藝影響

攪拌時間不合理。攪拌時間短會導致攪拌不均勻,使氣泡產生的密集程度不同。但攪拌時間過長又會使混凝土中引入更多的氣泡。

由於運距過長,混凝土運輸車對混凝土的攪拌過程中也會引入過多的氣泡。若混凝土到現場後坍落度損失較大,現場工人一般都會加水來增加混凝土工作性,但這樣會使混凝土水灰比增大,進而影響混凝土強度和耐久性,使混凝土孔隙率增大。應加強現場管理,通過摻加減水劑的方法來調整混凝土工作性。

在混凝土灌注過程中,容易混進一些空氣。混凝土拌和物的氣泡既不能自行逸出,也不會靠混凝土拌和物本身的重量排出,所以振搗是使混凝土獲得密實,排除氣泡的重要手段。振搗時骨料顆粒相互靠攏緊密,將空氣和一部分水泥漿擠到上部,氣泡借助振動力冒出來。

振搗能否密實,氣泡能否排出和許多因素相關。振搗時間與氣泡的排除有直接的關係。一般來講,振搗時間越長,力量越大,混凝土越密實。

但時間過長,石子下沉,水泥漿上浮,發生分層、泌水、離析現象,使有害氣體集中於頂部,形成「松頂」。時間過短,骨料顆粒還沒有靠攏緊密,不能將水和多餘的空氣排出,達不到密實的目的。對於流動性較大的混凝土,振動力不能過大,時間不宜過長;對於幹硬性混凝土,則必須強力振搗。

振實的標誌是:在振搗過程中,當混凝土停止下沉,表面不在出現氣泡。

不同結構型別的混凝土要選用不同的振搗器,振搗器種類不同,效能顯著不同。淺薄的結構,如橋面鋪裝層,一般用平板振搗器。深厚的結構物,如基礎墩台,梁等要用插入式(也叫內振式) 振搗器。

對於t形梁、箱梁和工字梁的腹板可配以附著式振搗器。

在一定條件下,延長振搗時間,可以提高振搗效果,但不能增加有效範圍。而有效範圍之內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,能有效提高振動範圍,而頻率過大時,振動範圍反而又減小。

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,搗實的混凝土厚度不同。採用插入式振搗器時,分層厚度不應大於振搗棒長度的0.

8 倍。採用表面振搗器時,分層厚度不應大於20 cm。振搗有效範圍還跟混凝土的粘度有關。

一般振動波隨著四周距離的延長而減弱,對於幹硬性混凝土來說,和易性越差,振動能的衰減越大,有效距離越短。稀軟性混凝土則相反。

三、解決辦法

1 加強配合比試驗管理,要通過理論計算分析和試驗來保證混凝土的密實度,並充分考慮現場材料質量波動的影響。

2 選擇合理砂率,使細集料能完全填充粗集料的空隙,使混凝土具有良好的工作性。

3 嚴把材料質量關,控制粗骨料大小和針片狀顆粒含量,備料時要認真篩選,剔除不合格材料。

4 選用化學成分品質優良的外摻劑和水泥。在實際生產中,應進行水泥與外加劑的相容性試驗。選取匹配性較好的材料用於生產。

5 嚴格控制攪拌過程,高度重視混凝土的振搗,要選擇適宜的振搗裝置,最佳的振搗時間,合理的振搗半徑和頻率,插入式振搗器要快插慢拔。

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