低强度混凝土气泡的成因及预防措施

一、气泡形成原因分析

气泡的形成既与混凝土本身所组成的材料特性有关，又与构件的截面形状和混凝土成型过程中的施工工艺有关，可以说和施工环境关联较大。

1.水泥。 单位水泥用量影响到混凝土粘度，水泥用量多，粘度就大，气泡排出困难，形成气泡的机会就大。C35混凝土强度低，单位水泥用量少、粘度小，不存在气泡难以排除的问题，相反应增加其用量来提高水泥浆量，使骨料级配不合理或其他因素导致的混凝土内空隙得以填充，减少自由水的含量，降低出现气泡的机率。表1是环墙混凝土配合比设计，其单位水泥用量恰好处于设计要求的下限值，应调整增加。

表1   环墙混凝土配合比

2.粗细骨料。 粗细骨料颗粒级配不合理，或粗骨料针片状颗粒含量偏多，及生产过程中实际砂率比配合比设计小，都会使粗骨料间的空隙增大，增加了气泡产生的自由空间。难以有效控制粗骨料中的针片状颗粒含量，这些都增大了气泡出现的可能性。

3.水。 水灰比对混凝土产生气泡有显著影响。水化过程消耗混凝土中的部分水后，约占80%的自由水是通过蒸发的形式分开的。水灰比大，自由水会偏多，形成水泡概率就越大。本工程水灰比为0.56，大于设计要求的上限值，应调整降低。

4.掺合料。 掺合料多为粉煤灰。在保证混凝土强度的同时，掺一定量的粉煤灰替代部分水泥，能降低混凝土造价，改善和易性，减少二氧化碳排放，有利于节能减排；另外，粉煤灰中的碳有一定吸附气泡的能力，能增加混凝土的粘聚性，减少内部气泡的聚合，使气泡溢出到混凝土面的机会减少，但掺量较多时又会增大混凝土粘度，影响气泡溢出。预拌混凝土厂家抽检时，多数只检测其细度，需水量比和烧失量检测较少，但烧失量对混凝土含气量影响较大，过高会导致含气量严重超标。从考察预拌混凝土厂家了解的情况可以看出，近期粉煤灰质量波动较大，多个项目不同程度地出现了气泡，可以断定粉煤灰是环墙出现气泡的直接诱因之一。

5.外加剂。 外加剂多是减水剂，是通过在混凝土中引入一定量的微气泡来减少水和水泥用量，或在不改变混凝土需水量的前提下，改善混凝土工作性。但气泡大小不均匀、形状不规则、不稳定，在混凝土运输或振捣过程中，易聚合成大气泡，并最终溢出形成气泡。有试验表明，普通减水剂或掺量较低的高效减水剂能减少气泡出现的概率，高效减水剂掺量超过0.7%时，出现气泡数量是不掺减水剂的3.5倍。环墙所用的羧酸系高效引气型减水剂掺量达2.05%，已大大增加了气泡形成的机率。

6.混凝土拌合。 搅拌时间偏短，会导致搅拌不均匀，气泡在混凝土内密集度不均，影响混凝土的质量；搅拌时间偏长，会使混凝土中带入过多的空气，增加了气泡形成的概率，搅拌时间一般宜控制在3～5?min。受利益驱使，预拌混凝土厂家搅拌时间往往偏短，增大了气泡形成的可能。

7.混凝土振捣。 振捣器类型及振捣时间、浇筑分层厚度对气泡形成影响最大。环墙厚500?mm，坍落度为140~160?mm，对振捣有效半径影响小，选50型频率为12?000?r/min的振动棒，其有效作用半径250 mm完全能满足施工要求。但环墙钢筋直径大、间距密，吸收振动能也较多，按常规振捣方式，会使振捣时间偏短，导致混凝土不密实，气泡不能及时排除；如果延长振捣时间，混凝土会分层、泌水，减水剂引入的气泡会聚合，增大了形成气泡的概率，对合理振捣时间的问题，施工中采取两次成型，分层厚度取700 mm，明显偏大，气泡排除路径偏长，易形成气泡。

8.模板与构件截面。 模板的材质与构件截面形状对气泡排除效果影响也较大。模板光洁度越高，材质越好，对气泡排除时的阻力就越小，气泡就越能及时排出，新模板比周转使用多次的模板形成的气泡就明显减少，质量好的比差的也明显减少。构件截面越简单、规则，气泡就越少，相反就有增大的趋势；环墙属不规则的圆曲面，气泡排出路径长，遇到的阻力也大，形成气泡可能性也就越大。

9.施工环境。 混凝土坍落度越小，粘度就越大，气泡排除的难度就大，形成气泡可能性也就越大。环墙所用混凝土属软稀型，但施工中气温高、运距远决定了坍落度损失也较大，影响了气泡的排出。浇筑时，如果随意往混凝土中添加水来增加坍落度，自由水就会更多，气泡形成的概率就更大，所以现场应严禁随意加水。

二、预防措施

1.优化配合比设计。 在满足设计要求并兼顾预拌混凝土厂家利益的前提下，充分考虑到本工程地处三类环境类别，应适当提高单位水泥用量与砂率，以增强单位水泥浆量与混凝土强度；适当减少单位用水量、掺合料量及外加剂掺量，以降低水灰比与减少气泡产生的概率。经过反复试配，确定混凝土配合比设计（表2）；同时，在实际生产过程中，还应根据骨料实际级配及其含水率，及时调整配合比。

2.严格控制原材料质量。 预拌混凝土厂家应加大对原材料抽检的频率，做到每批次必抽检，特别是骨料与掺合料，严控碎石中针片状颗粒含量及骨料级配，粉煤灰必检测其需水量比和烧失量。必要时，施工现场可在浇筑环墙混凝土时，安排专人不定时抽查预拌混凝土厂家的原材料与搅拌时间，不定时在现场检测混凝土坍落度，不符合要求时，坚决予以退场。

3.改进施工工艺。 改进施工工艺是减少混凝土气泡的关键环节。分层厚度应取0.8倍振动棒长度，考虑到环墙截面尺寸的实际，决定采用全面分层、每层厚度取500?mm的浇筑方法。施工时，按混凝土自然流淌形成的坡度，先振捣低处再振捣高处，快插慢拔，每个振点振捣持续时间为30?s，间距取500?mm，待环墙内混凝土达到分层高度后，再重新振捣一次，至混凝土面出现浮浆不再有气泡和沉陷为止。浇筑第二层时，振捣棒应插入第一层混凝土内50mm，并按第一层浇筑方法依次循环，至第三层止。待全部完成后，再用小型振动棒沿模板外表面高度方向振捣、长度方向推进的方式重新振捣一次，将停滞在模板面的气泡及时排出到混凝土面。 同时，环墙应选择质量与光洁度较好的竹胶板模，虽一次性投入较大，但其周转次数明显增加，摊销后仍较质量差的模板经济。周转使用时，应及时将其表面杂物清除干净，均匀涂刷水性隔离剂，保持模板面的光洁度。

4.选择合适的施工环境。 考虑到厂家更换可能性不大，应选择夜间气温较低时浇筑环墙混凝土。必要时，可要求厂家采取外加剂后掺施工法，以减少坍落度的损失。

通过采取以上预防措施后，后续施工的环墙表面不再有明显气泡出现，表明预防气泡所采取的措施是行之有效的。