现浇商品混凝土表面为何那么多气泡?一针见血说出原由!

文摘   2024-12-30 23:23   河北  

在建筑工程的世界里,现浇商品混凝土的质量直接关系到整个建筑结构的稳定性与耐久性。然而,不少人在施工过程中会发现,混凝土表面常常出现数量可观的气泡,这不仅影响了混凝土的外观美感,更可能对其内在性能造成潜在威胁。今天,咱们就来深入探究一下这些气泡究竟从何而来。




混凝土表面气泡产生根源探究

在建筑工程领域,混凝土结构表面气泡问题一直是影响其质量与性能的关键因素之一。深入探究其产生的根源,对于优化混凝土施工工艺、提升建筑结构质量具有重要意义。以下将从多个维度详细解析导致混凝土结构表面气泡产生的原因。


(1)水泥品种的潜在影响:


在现代水泥生产工艺中,为了实现水泥细度和强度的提升,常常会引入外掺专用助磨剂。然而,当前助磨剂生产市场呈现出厂家众多、质量良莠不齐的局面。这些助磨剂中通常含有大量的表面活性剂,这就使得水泥在生产过程中产生的气泡量难以得到有效的管控。


从化学环境角度来看,水泥处于碱性环境,这种碱性条件会进一步促使气体在水泥浆体中的溶解量增加,从而导致含气量上升。更为关键的是,如果在实际使用过程中,助磨剂的掺量未能严格遵循规定标准,就极有可能引发混凝土性能的不稳定,使得混凝土在浇筑硬化后,因水泡中的水分蒸发而在表面形成大量的气泡,这些气泡不仅影响混凝土的外观质量,还可能降低其内部结构的密实度和强度,对混凝土的耐久性构成潜在威胁。


(2)砂率不合理的连锁反应


通过大量的实验数据以及实际施工经验的积累,我们发现混凝土中细砂的含量在 35% - 60%这一区间范围时,其对混凝土振捣过程的均匀性有着显著的影响。当细砂含量逐渐增大时,混凝土的颗粒级配会发生变化,导致其在振捣过程中的流动性和均匀性变差,容易出现分层现象。


在振捣力的作用下,这种分层结构会促使气泡朝着混凝土表面迁移,并且在迁移过程中逐渐聚集在一起。一旦混凝土硬化,这些聚集的气泡就会在表面形成明显的气泡群,严重破坏混凝土表面的平整度和光洁度,同时也会削弱混凝土内部结构的整体性和稳定性,降低其抵抗外部荷载的能力。


(3)集料的双重影响因素


集料作为混凝土的重要组成部分,其特性对混凝土结构表面气泡的产生有着不可忽视的影响,主要体现在以下两个方面:


其一,集料的含水量是一个关键因素。如果集料的含水量波动较大,那么在混凝土搅拌过程中,实际加入的水量就难以精准控制。当加入的水量不足时,混凝土的坍落度会低于标准要求,导致其流动性和可塑性变差,难以在模板内均匀分布和振捣密实;而当加入的水量过多时,混凝土的坍落度过大,会使其出现离散性增强的现象,容易发生离析,进而为气泡的产生和留存创造了有利条件。


其二,集料自身的物理特性,如形状、粒径等,也对气泡的形成有着重要影响。若在混凝土配合比设计中,加入的集料大小差异悬殊,特别是当碎石等集料以片状居多且细集料含量相对较少时,片状碎石之间会形成较多的空隙。在混凝土浇筑振捣过程中,这些空隙会被空气填充,形成水泡。随着混凝土的凝结硬化,这些水泡就会转化为表面气泡,严重情况下甚至会在混凝土表面形成蜂窝麻面等严重缺陷,极大地损害了混凝土的外观质量和结构性能,降低了其承载能力和耐久性。


(4)外加剂的双刃剑效应


在混凝土的制作过程中,外加剂的应用已经十分广泛,并且在改善混凝土性能方面发挥着显著的作用,其重要性不言而喻,甚至可以将其视为混凝土的第五种关键原材料。然而,不同类型的外加剂在加入混凝土拌合物后,对气泡产生的数量有着明显的差异。


以松香类型的引气剂为例,相较于其他类型的外加剂,它在混凝土浇筑成型后,表面产生的有害气泡数量相对较多。虽然外加剂的掺量通常较小,但却能够在经济成本控制和技术性能提升方面带来显著的效益,因此得到了广泛的应用。但我们必须清醒地认识到,外加剂的不正确使用,如掺量不准确、与其他原材料相容性不佳等问题,都可能导致混凝土结构表面产生大量不利于结构稳定的气泡,这些气泡会削弱混凝土的密实度和强度,降低其抗渗性和抗冻性,从而影响混凝土结构在长期使用过程中的安全性和耐久性。


(5)坍落度的微妙平衡


坍落度实验作为衡量混凝土拌合物和易性的重要手段,主要侧重于测定其流动性。在实际施工中,混凝土的坍落度必须控制在一个合理的范围内,过大或过小都会引发一系列问题。


当坍落度过大时,混凝土的流动性过强,容易在振捣过程中发生离析现象,即粗集料下沉、砂浆上浮,导致混凝土内部结构不均匀。同时,过大的坍落度还可能导致振捣时出现“过振”情况,使得混凝土中的气泡难以排出,反而被进一步卷入混凝土内部,最终在表面形成大量气泡,影响混凝土的外观和内在质量。


反之,当坍落度过小时,混凝土拌合物的流动性不足,会引起泌水现象,即水分从混凝土中渗出,导致混凝土表面出现积水,这不仅会影响混凝土的强度发展,还会使气泡在混凝土中难以移动和排出,同样会在表面形成较多气泡,降低混凝土的质量和性能。


(6)拌合振捣时间的精准把握


混凝土拌合物在搅拌过程中的均匀性至关重要。如果搅拌不均匀,会导致混凝土内部的含水量和外加剂分布不均,从而在局部区域出现含水量低、外加剂少的情况。这种情况下,该区域的混凝土坍落度会降低,容易发生离析现象。


在振捣过程中,如果按照正常的振捣时间无法使混凝土达到均匀密实的状态,施工人员往往会选择延长振捣时间。然而,过度振捣会破坏混凝土的内部结构,使其发生分崩离析,导致混凝土的流动性失控,甚至可能会使混凝土从模板的缝隙中流出,造成材料的浪费和经济损失,同时也会使混凝土表面产生大量气泡,严重影响混凝土的质量和成型效果。


(7)振捣操作的人为变数


在混凝土浇筑振捣环节,操作人员的技术水平和操作规范程度对混凝土表面气泡的产生数量有着直接的影响。尽管在同一施工环境下,由于操作人员的振捣技术差异,如振捣高度、振捣时间以及振捣的部位和方式等存在不同,会导致混凝土内部气泡排出的效果截然不同。


根据相关规范要求,考虑到振捣棒的长度和振捣效果,混凝土振捣高度一般控制在 300 - 500mm 之间。然而,在实际操作中,如果振捣时间过长,会使混凝土中的砂浆与集料发生分离,导致气泡难以排出且被进一步压实在混凝土内部;振捣时间过短,则无法使气泡充分排出,混凝土内部结构不够密实;此外,如果存在振捣不到位的区域,这些地方的混凝土就会存在较多气泡,在硬化后表面就会出现大量不利于结构稳定的气泡,严重影响混凝土的质量和性能,降低建筑结构的安全性和可靠性。


(8)脱模剂的独特影响机制


脱模剂在混凝土施工中起着重要的作用,以油脂类化合物类型脱模剂为例,其巧妙地利用了空气与油脂密度的差异,使得空气能够通过油脂层附着在模具表面,从而在模具与混凝土之间形成一层致密的保护层薄膜。


然而,这种保护膜在阻止混凝土与模具粘连的同时,也带来了一个问题,即形成的气泡难以破裂。这是由于油、水、空气三者之间的物理性质差异,它们彼此难溶且表面张力不同,使得气泡在这种环境下具有较高的稳定性。即使使用水性脱模剂,在振捣过程中,气泡也很难从混凝土内部顺利排出,从而在混凝土表面留下明显的气泡痕迹,影响混凝土的外观质量和表面平整度,对后续的施工工序和建筑结构的整体美观度产生不利影响。


(9)地理气候环境的外在作用


温度作为一个重要的环境因素,对混凝土中气泡的体积有着显著的影响。这是因为气泡内部含有气体,根据理想气体状态方程,气体的体积会随着温度的变化而发生改变。


在不同的地理区域,温度条件存在着明显的差异。例如,在夏热冬暖、夏热冬冷的建筑热工区,以及春秋季节昼夜温差较大的地区,相较于夏冬季节气温较为稳定的时段,混凝土在浇筑后,由于温度的波动,气泡的体积会发生变化,而且更容易产生新的气泡。这是因为温度变化会影响混凝土内部水分的蒸发速率和气体的溶解度,从而导致气泡的生成和长大。当混凝土表面温度较高时,水分蒸发速度加快,气体在混凝土中的溶解度降低,气泡更容易形成和逸出;而当温度降低时,气体溶解度增加,可能会有更多的气体溶解在混凝土中,当温度再次升高时,这些溶解的气体又会重新形成气泡,使得混凝土表面的气泡数量增多,影响混凝土的质量和外观。




气泡对混凝土结构潜在危害

(1)承载能力削弱


当混凝土中存在大量气泡时,其内部的组织结构会变得疏松,密实度降低。这直接导致混凝土在承受外部荷载时,无法有效地将应力均匀分布,从而使承载能力大打折扣。尤其是在大的气泡较多的情况下,混凝土对钢筋的包裹效果变差,钢筋与周围混凝土之间的粘结力下降,协同受力的能力减弱。这使得结构在受力时,容易在钢筋与混凝土的界面处产生裂缝,进而加速结构的破坏,严重威胁到整个建筑结构的安全性和稳定性,缩短其使用寿命。


(2)耐腐蚀性降低


由于气泡的存在,混凝土内部形成了许多与外界空气和水分相通的通道。一旦混凝土不能紧密包裹钢筋,钢筋就会直接暴露在空气和水分中,发生氧化锈蚀反应。随着锈蚀的发展,钢筋的截面积逐渐减小,其力学性能也随之下降,进一步削弱了混凝土结构的承载能力。同时,混凝土自身在与空气、水分长期接触的过程中,其中的化学成分会发生化学反应,导致其耐久性降低,如出现混凝土剥落、开裂等现象,严重影响建筑结构的外观和使用功能,增加了维修和加固的成本。


(3)外观质量受损


从美学角度来看,气泡的出现会使混凝土表面变得粗糙、凹凸不平,严重影响了建筑结构的外观质量。无论是建筑物的外立面、地面还是内部结构件,表面的气泡都会给人一种不美观、不精致的感觉,降低了建筑的整体品质和价值。特别是在一些对外观要求较高的建筑项目中,如公共建筑、商业建筑等,混凝土表面的气泡问题可能会导致项目验收不通过,需要进行额外的修复和处理工作,增加了施工成本和时间成本。




预防气泡问题的有效措施

(1)精准调控水灰比与外加剂


在混凝土施工前期,坍落度的控制至关重要。施工人员应在浇筑混凝土之前,严格按照标准流程进行混凝土坍落度的实验采样与检测。只有当坍落度符合设计要求时,才能进行后续的浇筑作业,否则应及时调整配合比。


在确保坍落度满足施工条件的基础上,进一步优化水灰比。合理的水灰比既能保证混凝土具有良好的流动性,便于施工操作,又能避免在振捣过程中因水分过多而产生过多的气泡。同时,适量添加外加剂,如减水剂和引气剂等,能够有效地改善混凝土的性能。减水剂可以降低混凝土的用水量,提高其工作性和强度;引气剂则可以在混凝土中引入适量的微小气泡,改善其和易性和抗冻性。但需要注意的是,外加剂的用量必须严格按照规范要求进行精确控制,防止因外加剂使用不当而导致混凝土表面产生有害气泡,确保外加剂与水的用量在合理范围内,协同作用以提升混凝土的质量。


(2)强化搅拌过程管理


混凝土搅拌的均匀性是保证其质量的关键因素之一。在规定的搅拌时间内,必须确保混凝土的各种原材料充分混合,形成均匀一致的拌合物。如果搅拌不均匀,外加剂就无法在混凝土中均匀分布,不仅无法发挥其应有的作用,反而可能会在局部区域产生团聚现象,影响混凝土的性能,甚至引发质量问题,如局部强度不足、气泡过多等。


特别强调的是,在混凝土搅拌站进行二次调配时,技术工作人员要高度重视搅拌的均匀性。通过合理调整搅拌设备的参数和搅拌时间,确保新加的外加剂能够均匀地分散在原来的混凝土拌合物中,使其充分发挥作用。同时,在搅拌过程中要密切关注混凝土的和易性和坍落度变化,确保其始终满足施工要求。此外,为了提高搅拌的均匀性和效率,应优先采用机械搅拌方式,并定期对搅拌设备进行维护和保养,确保其处于良好的运行状态,避免因设备故障而导致搅拌不均匀的情况发生。


(3)优化施工方法


建筑工地的管理人员在整个施工过程中扮演着至关重要的角色,他们应切实履行职责,加强对施工现场的督促和监督力度。对于那些不认真负责、敷衍了事,不按照施工程序和步骤进行施工的人员,要及时发现并给予严厉的批评教育,同时要求其立即纠正错误行为,确保施工过程的规范性和标准化。


在具体的施工步骤中,应采用分层布料和分层振捣的方法。根据振捣棒的有效振捣深度,合理确定每层混凝土的布料厚度,一般来说,每层厚度应控制在振捣棒能够充分振捣的范围内,以确保混凝土在振捣过程中能够均匀密实。管理人员和振捣人员要严格把控振捣时间,避免出现振捣时间过长或过短的情况。振捣时间过长可能会导致混凝土离析、泌水,使气泡难以排出;振捣时间过短则无法使混凝土充分密实,内部气泡残留较多。同时,在振捣过程中要确保各个部位都得到充分振捣,避免出现漏振现象,使混凝土搅拌物的各个部分都能够均匀受力,提高混凝土的整体质量和稳定性。


(4)慎重选择模板


模板的质量直接关系到混凝土的成型效果和质量。在选择模板时,应优先选用表面光滑、质地优良且具有良好耐腐蚀性能的模板材料。由于混凝土拌合物呈碱性,具有较强的腐蚀性,如果使用劣质模板,不仅无法满足混凝土成型的精度要求,而且容易在施工过程中受到腐蚀而损坏,导致混凝土拌合物的流失,造成不必要的经济损失,同时还可能影响混凝土的表面质量,使气泡问题更加严重。


此外,模板的通气性也是一个重要的考虑因素。选用通气性良好的模板,能够为混凝土内部的气泡提供排出通道,有助于减少有害气泡在混凝土表面的残留。在模板安装过程中,要确保模板之间的拼接紧密,防止漏浆现象的发生,同时要注意模板的清洁和保养,避免因模板表面沾染杂物而影响混凝土的成型质量和表面气泡的排出。


(5)合理实施二次振捣


混凝土的二次振捣是一种有效的质量提升措施,其与混凝土浇筑后的第一次振捣有所不同。二次振捣通常是在混凝土接近于初凝阶段进行,此时混凝土的强度已经有了一定程度的发展,相较于第一次浇筑时的混凝土,其具有更高的强度和稳定性。


在进行二次振捣时,应使用高频率的振捣棒,这样能够使混凝土在强度较高的情况下仍然能够得到充分振捣。通过二次振捣,能够进一步排除混凝土内部残留的气泡,使新添加的外加剂更加均匀地分布在混凝土拌合物中,提高混凝土的密实度和均匀性,从而有效改善混凝土的质量和性能,减少气泡对混凝土结构的不利影响,提高混凝土的耐久性和承载能力。


(6)妥善进行后期补救


如果在混凝土完全凝结硬化后,表面出现了因气泡产生的少量坑洼等缺陷,可以采取人工补救措施进行修复。但在补救过程中,必须确保所使用的混凝土拌合物与被补救的混凝土具有完全相同的配合比,包括水泥、骨料、外加剂等各种原材料的种类和比例都要保持一致,同时色泽和强度也要尽可能相近,以保证修复后的部位与原混凝土在外观和性能上能够完美融合。


在填抹修复材料时,应选择在拆模后立即进行。这是因为此时混凝土表面的湿度和温度条件较为适宜,新填补的混凝土能够更好地与原混凝土结合在一起,形成一个整体。而且,补救的混凝土中的水分还可以对原混凝土起到一定的水分养护作用,促进混凝土内部水泥的水化反应,有利于结构整体性的形成和强度的发展。


需要注意的是,对于补救后的混凝土表面,必须邀请专业的相关部门进行严格的检查和验收,确保其质量符合设计要求和相关标准规范。只有在验收合格之后,才能将其投入正常使用,以保证建筑结构的安全性和可靠性不受影响。


结语

本文从混凝土原材料、施工工艺以及环境因素三个关键方面深入剖析了混凝土结构表面气泡产生的原因,并针对这些问题提出了全面、系统且具有针对性的解决方法与预防措施。在实际工程中,消除混凝土表面气泡是一项系统工程,不能孤立地看待,而应综合考虑其他设计指标,如混凝土的强度、耐久性、抗渗性等,科学合理地设计混凝土配比与施工方案,实现各项性能指标的整体优化,确保建筑工程质量达到最优水平,为人们创造安全、舒适、美观的建筑空间。


混凝土作为建筑工程的基础材料,其质量的每一个细节都关乎整个建筑的安危与寿命。我们应不断深入研究、严格把控施工过程中的每一个环节,让混凝土结构更加坚固耐用,为建筑行业的可持续发展奠定坚实基础。相信随着技术的不断进步与施工经验的日益积累,我们将能够更加有效地解决混凝土表面气泡问题,推动建筑工程质量迈向新的高度。


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