预制T梁混凝土表面气泡成因分析及处理方式

郑 勇

(上海建工集团股份有限公司，上海 200080)

0 引 言

预应力T梁在我国目前广泛运用于铁路、公路等桥梁施工中，属于一种上跨结构梁型。在多年施工过程中发现，其腹板及马蹄面气泡过多且容易产生孔洞，是一项难以根除的质量通病，缺陷比例占50%以上。解决腹板及马蹄面气泡及空洞过多问题，成为T梁预制过程中质量控制的关键所在。

正在建设中的环天府新区快速通道起于眉山市西南，途经眉山市彭山区、仁寿县，止于是简阳市三岔湖旅游环线，线路全长48.512 km。全线共有大小桥梁30余座，其中25 m T梁50片，30 m T梁约1 288片、40 m T梁1 943片，混凝土强度C50。

1 问题的提出

1.1 现状调查

通过对该项目二工区梁场2019年3月1日至2019年3月20日期间浇筑的30片T梁现场检查发现，30片T梁梁体表面存在大量气泡，特别是在T梁马蹄部位存在大量气泡，不但严重影响混凝土的外观质量，同时对T梁结构强度和耐久性也产生一定影响。

根据现场统计分析结论显示，T梁混凝土表面气泡平均值达到88个/m2，个别T梁表面气泡甚至达到100个/m2以上。当混凝土表面气泡数达到一定规模后，将会降低混凝土结构强度：因此需要找出T梁混凝土气泡产生的原因，通过一定技术措施减少混凝土表面气泡含量。

1.2 原因分析

(1)混凝土自身原因

①集料本身原因

T梁生产所用的粗骨料为5～10 mm，10～20 mm的二级级配碎石，细骨料采用的是细度模数为2.6～3.0的硬质洁净机制砂。如果存在以下问题将导致粗骨料中的空隙未被细骨料完全填充，产生气泡。

a骨料本身级配不合理；b配合比中粗骨料偏多；c碎石针片状颗粒含量过多；d配合比中砂率过小。E集料含泥量偏大。

②水泥化学成分的影响

热水泥，即指从水泥生产出来至使用时的时间不够长，其化学成分的稳定性不够，产生较多的气泡；热水泥的另一项危害是减弱混凝上的保水性，造成混凝土的离析分层同题。

③外加剂的原因

为了保证混凝土工作性能，通常会在混凝土中掺加一定剂量的减水剂或是引气剂。大多数外加剂属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐聚羧酸盐系高效减水剂等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；同时也减少单位水泥用量，节约水泥。

由于外加剂的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的外加剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水气膜，这层水膜具有很好的润滑作用。同时由于混凝土不充分振捣，水气膜易形成连通性较大的气泡。再加上引气剂的作用，易造成气泡吸附于模板表面而产生气泡。

④水胶比的原因

在施工过程中，为加快模板的周转，提高T梁的脱模强度，常减少混凝土中水的用量，但水灰比过小会造成混凝土流动性差，振捣不密实，易出现气泡、蜂窝、麻面等外观质量问题。

⑤混凝土和易性的影响

a水泥浆越多，流动性越大，振捣更加密实，外观缺陷越少，但强度将受影响。反之强度越高，但振捣困难，易出现气泡等外观缺陷。

b保水性差会导致混凝土水分与骨料层、砂浆层分离，造成混凝土疏松，分层。

⑥搅拌时间

搅拌时间是混凝土生产过程中最重要的环节，如果搅拌时间太短，易造成混凝土搅拌不均匀，混凝土中各组分之间产生不均匀反应，易造成气泡不均匀聚集，使气泡不易排出。而混凝土搅拌时间也不易过长，如果搅拌时间过长，混凝土与空气接触易产生跟过气泡。因此应依据规范及现场试验确定合理搅拌时间。

(2)混凝土施工工艺原因

①脱模剂粘度过大影响

模板上的脱模剂粘度过高，吸附模板表面气泡，造成气泡难以上浮排除。

②混凝土浇筑方式影响

在浇筑过程中，以下错误的操作将造成气泡、分层、不密实等外观缺陷。

a由于马蹄面预应力管道及钢筋过密，部分混凝土不易落下，水泥浆流失造成气泡、分层、不密实等外观缺陷。

b从一端向另一端浇筑主梁时，水泥浆向前流失，造成气泡分层、不密实等外观缺陷。

c水平分层浇筑时，分层厚度如果过大，造成振捣与气泡排出困难。

③附着式振捣器振捣的影响

a附着式振动器损坏或振动能力不匹配，造成振动力不足，将造成混凝土振动不密实，气泡排出不彻底，特别是厚度最大的下翼缘部位、马蹄面部位。

b附着式振动器振捣持续时间及频率不合理，使混凝土振捣不到位，造成混凝土振动不密实，气泡排出不彻底，以下翼缘部位、马蹄面部位为主。

2 T梁混凝土表面气泡的防治措施

2.1 做好混凝土质量控制

(1)做好原材料的进场复检，级配不满足要求骨料严禁使用，针片状含量超标的骨料不得使用，集料的含泥量应控制在规范要求范围内。

(2)出窑后存放时间过短的水泥(热水泥)性能不稳定，水化热大，安定性差，入场后至少存放3 d以上方可使用，条件允许的情况下，存放7 d以上再使用。

(3)优化配合比，按规定的时间和精度拌制混凝土，按配合比设计的坍落度检査用水量，检査混凝土的和易性，保证混凝土质量。

(4)减水剂中添加一定剂量的消泡剂，降低混凝土气泡含量。

(5)严格控制混合料有效拌和时间，确保拌和时间不小于90 s。

(6)对于脱模剂的选择，尽量不要采用黏性较大的油性脱模剂，应采用黏性小的水性脱模剂，以减少气泡吸附于模板。

2.2 施工工艺控制

(1)浇筑梁体混凝土时，严格控制分层高度。第一次分层高度控制在低于马蹄倒模上角5～10 cm。混凝土浇筑采用斜向分段、水平分层、循序渐进，一次浇筑完毕的浇筑方式，分层厚度不得大于30 cm，每层混凝土待振动密实后再浇筑下一层。

(2)插入式振捣一般垂直振捣，也可斜向插入，操作时应遵循“快插慢拔”；混凝土分层浇筑时，每层混凝土的厚度不超过振动棒棒长的1.25倍，一般控制在500 mm以内；每一点的振动延续时间宜为20～30 s，以混凝土停止下沉、不出现气泡、表面呈现浮浆为度；插入式振动器的移位间距应不超过振动器作用半径的1.5倍，于侧模应保持50～100 mm的距离，且插入下层混凝土中的深度宜为50～100 mm。

(3)合理控制附着式振动器振动时间及次数：由施工技术人员对附着式高频振动器振动时间与T梁气泡数量对比统计确定：振动时间控制在50 s时，混凝土腹板面出现轻微的水波纹状云斑，气泡数量减少，但是，随着振动时间的加长，云斑趋于严重。根据不同的高频附着式振动器振动时间和气泡数量最终确定振动时间控制在30～45 s。同时根据分层分段确定开启附着式振动器次数。

3 改进效果

通过采用上述改进措施完成后，对2019年4月1日～30日期间生产的45片T梁表面气泡进行检查。检查结果表面T梁梁体表面气泡平均个数由原来的88 m2降至17 m2。

4 结 论

T梁外观质量的重要性越来越突出，已成为桥梁施工质量控制的关键。本文通过对T梁马蹄面气泡的产生原因进行了初步的分析，并提出相应的解决思路和办法，主要措施包括。

(1)做好原材料的进场控制(集料、水泥、外加剂、掺合料、消泡剂、脱模剂等)；(2)优化混凝土配合比，严格控制混凝土坍落度和易性，确保混凝土质量；(3)减水剂中添加一定剂量的消泡剂，降低混凝土气泡含量；(4)调整人工插入式振动棒振捣方法，改善振捣效果；(5)合理选择振捣设备最佳的振捣时间、振捣频率、振捣次数和合理的振捣半径；(6)加强现场操作人员的施工技术的培训学习，努力提高的操作人员的操作技术水平。