衬砌底板混凝土气泡的防治技术

袁兴泽（辽宁省水利厅，辽宁沈阳110003）



衬砌底板混凝土气泡的防治技术

袁兴泽
（辽宁省水利厅，辽宁沈阳110003）

［摘 要］根据同类工程施工经验，考虑混凝土在施工中振捣及排气不畅等不利因素，文中将针梁台车底板进行割除（两侧各预留30cm宽底板，防止侧壁混凝土挤压冒出），采用旋转抹面机辅以人工抹面，以解决混凝土底板气泡这一施工难题。

［关键词］隧道衬砌；针梁台车；混凝土气泡

1　工程概况

工程位于辽宁省桓仁县，主体工程为隧洞工程，主洞长16 510.014 m，桩号83+031.795 m～99+ 541.809 m，纵坡i=0.028%，主洞钻爆法施工段断面型式为圆形，成洞洞径为7.2 m；混凝土性能指标为C35W12F200，衬砌厚度30 cm，底板为平段，底板宽3.02 m。

混凝土表面气泡是最常见的一种外观质量缺陷，导致其产生的原因有很多，尤其在引气剂的作用下，混凝土含气量会更高。为解决这一施工难题，对针梁台车进行改造，成功地解决了混凝土底板气泡问题。

该工程隧道衬砌混凝土方量为180 851 m3，钢筋制安13 341 t，止水带36 870 m。

2　施工工艺及效果

2.1施工方法

混凝土浇筑采用混凝土泵送入仓，首先从底部中间下料，每一层浇筑厚度控制不超过50 cm，采用φ50软轴振捣棒振捣密实，将混凝土气泡充分引出，当混凝土下料即将达到模板底部高程时，关闭底模窗口，并开启底板上部侧模工作窗口，从一侧下料并加强振捣，以保证混凝土密实，由于底部窗口关闭，只能从两侧窗口进行振捣。浇筑过程中两侧均匀下料，左右两侧混凝土面高差不大于50 cm，振捣分层厚度不大于50 cm。当混凝土浇筑高度超过腰线后，由于空间限制，只能采用模板上的附着式振捣器进行振捣，顶拱部位在顶模中心线位置留有进料口及封孔器，顶拱混凝土由此泵入仓中。

2.2施工效果

采取上述施工方法施工，待混凝土脱模后观察，混凝土表面气泡主要集中在仰拱100°范围，底板平段气泡多且较大；底板反弧段气泡较多但直径较小。腰线以上部位基本无混凝土表面气泡，混凝土外观质量较好。根据表面气泡的分布情况，由此可初步判定底板混凝土在施工振捣时，受底弧模板的影响排气不畅，气泡滞留在模板表面形成混凝土表面气泡。因此，为了保证混凝土外观质量，减少表面气泡，需要改进施工工艺。

3　产生气泡的原因分析

导致混凝土表面产生气泡的原因有很多，通过对该工程的实际现状总结，并结合同类工程的施工实例，认为在该工程中，混凝土表面产生气泡的主要因素大致可分为：模板的影响；减水剂的选择；脱模剂的选择；平仓振捣的影响、混凝土配合比的影响；模板表面水珠等。

3.1模板的影响

模板对表面气泡的影响，主要表现在模板表面携带的水、气泡是引起混凝土表面气泡的原因之一。如果模板表面有一定吸附性或透气性的话（如采用木制模板），则混凝土表面气泡可以减少。

该工程中模板对混凝土表面气泡的影响表现为：模板为钢面板吸附性及透气性差，混凝土振捣施工时，表面气泡不宜排出；混凝土气泡排出形式是自下而上的，底板平段及反弧段均阻挡在气泡排出的路径上，在排气过程中气泡遇到阻挡，吸附在模板表面。

3.2平仓振捣的影响

由于该工程中混凝土衬砌厚度大多为30 cm，仓号作业空间较小，振捣工无法进入仓号进行振捣施工，只能依靠预留作业窗口进行插棒振捣，但由于空间限制，多数部位振捣不到，振捣范围有限。

3.3减水剂的影响

该工程采用高效引气减水剂，混凝土含气量为5.0%～6.0%，比普通混凝土含气量高4%～2%，因此，混凝土振捣施工时，将产生大量的气泡。

3.4脱模剂的选用

脱模剂对混凝土中的气泡有吸附作用。根据中国水利水电第六工程局有限公司在其它工程中应用水质脱模剂和油质脱模剂的对比总结，在众多油质脱模剂中认为，轻机油更有利于减少气泡，因此使用机油作为脱模剂。但机油在不同的环境温度下其黏度也不相同，气温高时黏度低，气温低时黏度高。因此，如果脱模剂涂刷不均匀，在洞内混凝土衬砌时，新拌混凝土结构面层的气泡一旦接触到黏稠的机油，即使合理振捣，气泡也很难沿模板上升排出，直接导致混凝土结构表面出现气泡、麻面等质量缺陷。

3.5液化水珠的影响

在混凝土浇筑过程中，因产生水化热，将混凝土中水分气化成水蒸气，水蒸气与模板表面形成小水珠吸附在模板上，混凝土浇筑至模板面时形成气泡。

4　减少气泡的施工措施

通过对已浇混凝土表面气泡的观察及混凝土施工过程中各工序的总结，我们在施工中采取加强混凝土原材料质量控制、增加平板振捣器配合软轴振捣棒加强振捣、加强模板表面处理、加强混凝土浇筑工序等控制措施。

4.1加强混凝土原材料质量控制

由于混凝土原材料中的杂质在拌合过程中容易产生水泡，因此尽可能的减少骨料及拌合用水杂质含量，可以减少混凝土表面气泡的产生，严格控制原材料进场检验，确保粗细骨料含泥、泥块含量等符合要求。

4.2加强模板表面光洁度

在涂刷脱模剂前，必须将模板内侧油污、锈迹清洗干净，如发现模板表面残留混凝土，应及时采用磨光机对模板表面进行局部打磨处理，使其表面光洁。光洁的模板表面可降低对混凝土中的水、气泡的吸附作用，有利于混凝土气泡排出。

4.3脱模剂的涂刷质量

根据以往其它工程中应用水质脱模剂和油质脱模剂的对比总结，在众多油质脱模剂中认为轻机油更有利于减少气泡，因此选用稠度较小的轻机油作为脱模剂。

脱模剂采用人工涂刷，涂层要均匀适度，不得出现流淌现象。严禁脱模剂污染钢筋和混凝土接槎部位，并应尽量减少脱模剂的使用次数，以免对后续工作产生不良影响，将脱模剂对混凝土振捣排气的影响降至最低。

4.4加强振捣、控制摊铺厚度

腰线以下混凝土铺料厚度控制在30 cm以内，及时平仓振捣，减少每层振捣时气泡排出的路径距离，并在原有插入式振捣器的基础上，增设附着式振捣器辅助振捣，同时辅以人工采用橡皮锤进行敲击，以减少气泡，从而提高混凝土浇筑质量。

4.5加强围岩渗水的引排

在进行模板安装前，仔细观察仓号内是否存在渗漏水。如发现渗漏水，在混凝土浇筑前，必须做到妥善引排，保证混凝土浇筑期间，无渗漏水流入仓号内，避免模板与混凝土间存水，以形成气泡。

5　针梁台车改造

针梁台车结构形式不利于混凝土气泡的排出，为了保证混凝土外观质量，解决底板混凝土气泡问题，对针梁台车底板进行优化改造。

在设计厂家的技术指导下，保留台车整体支撑结构，将底部平段模板进行整体割除（两侧各预留30 cm宽底板），底板割除后，采用型钢焊接对台车局部加固，以确保针梁台车在行走及混凝土浇筑过程中不变形。

对针梁台车进行改造后，其底部混凝土浇筑至设计标高后，采用旋转抹面机辅以人工抹面压光，成功解决了混凝土底板气泡难题，保证了工程质量，达到了建设单位对混凝土外观质量的要求。由于底部模板的拆除，浇筑底板上部混凝土时，底部无模板部位受两侧混凝土挤压力，而产生混凝土上涌现象，因此，在浇筑腰线至底板间混凝土时，需要控制浇筑速度，在混凝土初凝前，并能够达到自持状态时，再逐层缓慢浇筑混凝土，平均每个仓号的浇筑时间延长2 h左右。

6　实施效果

1）混凝土施工过程中采取有效控制措施，极大地降低了混凝土表面气泡的产生，特别是针梁台车底部模板拆除后，采用旋转抹面机辅以人工抹面，成功地解决了底板混凝土气泡难题，满足了混凝土外观质量要求。混凝土密实无气泡、蜂窝、麻面，表面光滑、平整、美观；

2）由于针梁台车底部模板割除后，台车整体结构易产生受力变形，而出现跑模现象。为解决这一难题，保证台车的刚度、强度及稳定性，在台车原有主、次梁基础上，采用型钢焊接局部加固，使模板总成与底梁总成有效的连结成一体，以确保台车在混凝土浇筑过程中不变形，保证了混凝土衬砌质量。

［中图分类号］TV698

［文献标识码］B

［文章编号］1002－0624（2016）02－0024－03

［收稿日期］#2015-12-03