圆弧形混凝土预制构件表面气泡的分析与研究

张忠

（贺州学院,广西 贺州542899）

对混凝土表面气泡形成的传统分析方法主要是从混凝土的浇筑、振捣和混凝土材料方面分析,而实际工程中仅考虑这两方面原因并不能消除圆弧形构件上表面的混凝土气泡缺陷,本文从圆弧构件几何形状和气泡排泄原理分析该缺陷形成原因,进而提出消除该缺陷的方法。

1 混凝土气泡的形成机理

1.1 混凝土主要是由水泥、石子、砂子、水和外加剂几部分组成,在混凝土凝结过程中发生物理和化学反反应形成大量热量以水蒸气方式排放出,水蒸气通过混凝土表面排到大气中。

混凝土中水泥水化反应化学公式为:

普通硅酸盐水泥、水、砂、石子搅拌后,主要有四种主要熟料矿物与水反应,伴随大量热量产生,分别如下：

1.1.1 硅酸三钙水化反应

所形成的水化硅酸钙在C/S 和形貌方面与C3S 水化生成的都无大区别,故也称为C-S-H 凝胶。但CH 生成量比C3S 的少,结晶却粗大些。

1.2 预制构件表面出现气泡、轻微裂缝,在预制构件表面出现气泡是常见的现象,这主要是由混凝土的材料组成和混凝土的特性所决定的。因为混凝土本身基本组成材料中水占由很大比重,由水产生气泡是必然现象,由于各种原因实际搅拌混凝土总要添加一些外加剂,而这些外加剂也可产生气泡,在混凝土搅拌与浇筑过程中带入一些空气形成气泡。尤其是在地下水建筑物中所采用对抗渗等级要求较高的水工混凝土,而现在施工大部分都采用商品混凝土,由于运输距离比较远,为保证混凝土的和易性,在拌制混凝土过程中配合料里有意加入一些外加剂如引气剂,把毛细管变成一个个独立的气泡以达到抗渗的效果,致使混凝土形成的气泡更多[2]。

1.3 传统分析预制构件表面麻面原因：传统分析把上弧形表面的麻面等同于一般混凝土蜂窝麻面处理,一般分析为是由于混凝土浇筑时振捣不密实、或者是模板面没有清洁干净、混凝土隔离剂没有涂抹均匀、混凝土拌合材料质量不符合标准等原因。

1.4 从气泡排放方式和预制构件几何形状分析原因：水蒸气是从底向高处自然排放,当水蒸气从混凝土内部蒸发出后在上模板圆弧处形成阻拦,因构件模板是钢模板透气性能不好造成水蒸气无法直接排放到空气中,遇到障碍物后冷凝结成水珠就会在混凝土表面形成蜂窝点,这就是为什么即使把传统分析原因完全消除也不能消除弧形表面蜂窝麻面的根本原因。

2 解决办法

2.1 传统解决该质量通病的办法为：混凝土构件预制完后当混凝土强度达到75%以上时,把预制构件上模板拆除,然后用同标号（或高一个等级）的砂浆对蜂窝麻面进行修补。

2.2 改进的质量通病修复办法：在混凝土预制构件浇筑混凝土后大约45 分钟左右（根据混凝土浇筑时自然环境调整,在混凝土初凝时间即将结束时）,根据构件模板重量和长度选择倒链2-4 副,分别在预制构件两端假设支架,人工用倒链同时起吊预制构件模板,当模板起吊到一定高度后,施工人员马上对预制构件圆弧处气泡进行人工修复压光（因为此时混凝土还处于凝结时段,通过修复器具的挤压就能消除气泡麻面,如果气泡过大可以用浇筑混凝土时预留的同条件混凝土浆修复）,然后用起重设备把上模板移离支架安放到另外需要预制的底模上,为防止水分蒸发过快在混凝土表面形成温度裂纹,用塑料薄膜马上覆盖混凝土表面洒水养护。或者混凝土气泡修复后用倒链把上模板放回原位,待混凝土强度达到脱模强度时,用起重机再进行脱模移放到另外已经绑扎好钢筋笼的预制构件的底模上。

2.3 改变预制模板支设方式：传统预制模板是水平搭设,模板分底模和顶模两部分,两端作挡板,顶模顶部留孔槽浇筑混凝土；改进方式为倾斜角度搭设模板或者直接竖向支设模板；这样气泡直接从底部向顶部排放,在圆弧处不会形成水泡冷却凝结后造成混凝土表面麻面现象。

2.4 改变预制模板混凝土浇筑口位置：传统模板在顶模板顶面预留300mm 宽槽口作为混凝土浇筑入口,改进方法是在顶模板两侧1/4 处预留两道300mm 槽口作为混凝土浇筑口及水蒸气排泄位置。

3 各种解决方法的优缺点

3.1 传统解决该质量通病的办法：优点是,施工速度快,造价低；缺点是修补后的表面颜色及光泽度与原混凝土表面的颜色和光泽不一致,甚至时间久了修补的砂浆有可能脱落,严重影响了人们的观感,不符合清水混凝土外观质量要求；为了消除外观影响,一般吊装时把预制构件分正反面,预制构件上表面为反面,吊装时面向建筑物内部,预制构件下表面为正面,吊装时面向建筑物外部,这会给吊装施工带来一定难度。

3.2 改进的质量通病修复办法：优点是混凝土上下面光滑、无色差,预制时间和造价与传统方法基本一致；缺点是混凝土顶模板脱模过早,对混凝土的养护要求严格。

3.3 改变预制模板支设方式：优点是完全消除混凝土气泡问题,不影响整体施工工期；缺点是要求支设模板倾斜角度大于45°才有明显效果,另外因预制构件两端一般要留设较长的钢筋,这要求倾斜模板底部要到地面有一定的净空因为预制构件自重较大,倾斜角度过大,不宜固定,会增加预制模板支设难度,延长预制时间,同时增加了预制构件脱模的难度,比传统解决该质量通病的办法增加了预制持续时间,同时增加了人工及机械成本。

3.4 改变预制模板混凝土浇筑口位置：优点是比传统解决该质量通病的办法提高了混凝土外观质量；缺点是增加了模板制作成本,同时降低了模板的使用寿命,提高了混凝土浇筑的难度。

4 改进的质量通病修复办法的现场试验及结论

预制构件混凝土强度设计标号为C30,非泵送混凝土。

4.1 施工进度

传统施工：一天四根混凝土柱,改进的质量通病修复办法：一天四根混凝土柱。

4.2 人力资源

传统施工：钢筋工4 人；模板工4 人；混凝土工4 人；改进的质量通病修复办法：钢筋工4 人；模板工4 人；混凝土工4 人。

4.3 周转料具及设备

传统施工：25 吨起重机一台；预制模板：底模8 套,顶模4套；改进的质量通病修复办法：25 吨起重机一台；预制模板：底模8 套,顶模4 套；2 吨倒链8 副；支撑架8 副。

4.4 改进的质量通病修复办法的现场回弹强度[3]及同条件下预留试块试验强度

表1 预制柱上各测点回弹值

表2 柱上各测区碳化深度

表3 各测区强度

表4 混凝土试块7d 抗压试验值

表5 混凝土试块28d 抗压试验值

4.5 结论

从对施工进度计划的影响、施工质量的高低、建筑成本的消耗、施工难度程度考虑,选择改进的质量通病修复办法为最优。

5 注意事项

5.1 上模板起吊时间的控制,太早混凝土还没有成型,太晚混凝土初凝结束表面没有可塑性,无法直接通过挤压消除麻面。

5.2 上模板起吊器具的选择,首先计算模板重量（要考虑上下模板有一定的连接力）,选择倒链的种类及起吊钢丝绳的直径,要有一定的安全储备系数。

5.3 混凝土修复后要及时进行混凝土养护,防止水分流失太快,造成混凝土表面裂缝。

5.4 混凝土强度达到100%及时对混凝土进行回弹检测其强度。