預制臺帽表面氣泡的產(chǎn)生原因分析和解決方法

晏德鵬 郟麗麗 王振北

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南鄭州 450000)

1 工程簡介

卡里巴北岸水電站擴機工程位于非洲贊比亞和津巴布韋兩國交界的贊比亞西河中游的卡里巴峽谷內(nèi)，位于贊比西河和額輔埃河交匯處上游40 km，距首都盧薩卡192 km，距離贊比亞的最大海關(guān)——Chirundu海關(guān)約80 km。

卡里巴北岸電站擴機工程屬于擴建項目。裝機容量為2×180 MW，其主要作用是發(fā)電，主要建筑物有:進水口、引水發(fā)電隧洞、地下擴挖廠房及尾水隧洞等。

進水口防浪墻混凝土預制臺帽是由預制廠預制的，模板由兩塊弧形鋼板和若干長方形鋼板焊接而成，預制塊拆模后發(fā)現(xiàn)表面有大量氣泡，嚴重影響預制件的外觀質(zhì)量，為了解決這一問題，以下對其進行原因分析并提出解決方案。

2 混凝土產(chǎn)生氣泡的原因

混凝土是一種大量用于建筑工程中的建筑材料，屬于一種多相材料，由固相、氣相和液相組成，所以混凝土中存在氣泡是不可避免的。氣泡的產(chǎn)生不但影響外觀質(zhì)量還可能嚴重影響混凝土自身強度，使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)致命破壞，不過也不是所有的氣泡都是有害的，對于有特殊要求的混凝土還需要引入一些有效氣泡，具體情況具體實施。

混凝土在拌制中會引入一些空氣，并形成大小不同的氣泡，在施工中需要通過振搗把這些氣泡引出來，保證混凝土密實。混凝土中膠凝材料水化剩余的水在混凝土中也占一部分體積，在混凝土硬化后也會留下一部分孔隙。按照混凝土孔結(jié)構(gòu)來劃分，氣泡也屬于孔隙的一種。

無論是從混凝土自身還是從施工工藝，這種孔隙的產(chǎn)生來源可歸納為以下幾點:

1)配合比砂率;2)粗骨料級配;3)水灰比太大或者單位體積混凝土用水量過多;4)外加劑的品種以及摻量;5)模板表面光滑程度;6)混凝土澆筑分層厚度;7)振搗棒的選擇、振搗的方法和振搗時間。

3 原因分析

1)配合比砂率。

混凝土是由多種材料組成，粗骨料起到骨架作用，粗骨料之間的空隙由細骨料填充，細骨料之間的空隙由水泥漿填充，如果砂率偏小，會導致粗骨料間空隙不能完全填充，砂率偏大，水泥漿不能完全填充細骨料間的空隙。臺帽預制的混凝土采用一級配，砂率為39%，根據(jù)室內(nèi)試驗和現(xiàn)場拌和，砂率大小合適。

2)粗骨料級配。

粗骨料級配不合理、針片狀含量過多，導致粗骨料間空隙增加，細骨料不能完全填充。細骨料細度模數(shù)變化太大，導致比表面積增加，水泥漿不能完全填充，這都是造成混凝土孔隙的原因。試驗室對進場的骨料經(jīng)過多次不同部位取樣試驗，骨料級配符合規(guī)范要求。

此外，經(jīng)陰道子宮頸癌根治手術(shù)(vaginal radical hysterectomy, VRH)也頗受歡迎，婦產(chǎn)科培訓背景的醫(yī)生尤其擅長，該手術(shù)也稱為Schauta手術(shù)[5]，但腫瘤大、懷疑有宮旁浸潤的患者，該術(shù)式有局限性；與前兩個手術(shù)相比，醫(yī)生的培訓周期也更長。該手術(shù)在國內(nèi)只在少數(shù)綜合性醫(yī)院或婦產(chǎn)科培訓背景的醫(yī)院開展。

3)水灰比太大或單位體積混凝土用水量過多。

水泥水化所用的水量為水泥總量的20%～25%，當水灰比太大或者單位體積混凝土用水量太大都會造成過多的自由水，由于自由水占一定的體積，所以在混凝土硬化后在混凝土內(nèi)部和表面會產(chǎn)生一些氣泡。預制臺帽只有10 cm厚，只能用一級配，起初坍落度選定為70 mm～90 mm，由于預制廠采用滾筒小拌合機拌和，外加劑不易計量，所以混凝土未采用減水劑，再加上一級配的砂率也比較高，混凝土用水量達到了205 kg/m3，為自由水的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。因此這是造成預制臺帽表面產(chǎn)生氣泡的原因之一。

4)外加劑的品種及摻量。

由于此配合比不摻外加劑，所以不考慮這個原因。

5)模板表面光滑程度。

模板的光滑程度也是影響氣泡排除的因素，在振搗過程中氣泡和自由水從下往上移動，如果模板面粗糙不平或者上面涂有過多的油都會阻止氣泡和自由水的上升，臺帽預制的模板是由弧形鋼板和長方形鋼板焊接而成的，焊縫用磨光機打磨平整，但是磨光機打磨出來的還是比較粗糙，在臺帽預制的時候模板上又涂有過多的油，所以這也就促使混凝土表面形成氣泡。

6)混凝土分層厚度。

7)振搗棒的選擇、振搗的方法和振搗時間。

振搗棒的選擇也是十分重要的，振搗棒太小，混凝土不能振實，振搗棒太大，一部分混凝土容易產(chǎn)生過振，一部分混凝土不能振實，而且在振搗棒插入和拔出的時候應(yīng)快插慢拔，并保證足夠的振搗時間，保證氣泡的排除，但也不能過振，使混凝土粗顆粒下沉，細顆粒上浮，造成混凝土分層、泌水等現(xiàn)象。在臺帽的預制過程中，開始選用直徑50 mm的振搗棒，在振搗過程中又快插快拔，振搗時間也不能滿足，這也是表面產(chǎn)生氣泡的原因。

4 解決方法

經(jīng)過以上分析，對臺帽的預制進行了以下改進:

1)混凝土坍落度選用50 mm～70 mm，每平方米混凝土降低了10 kg用水;

2)加強配料管理，指定專人稱量;

3)后續(xù)制作的模板，對焊縫進行認真打磨，減小打磨面積，對于比較粗糙的面再用細砂紙打磨;

4)在保證脫模的條件下盡量少刷油;

5)嚴把混凝土的澆筑分層厚度;選用直徑為30 mm的振搗棒，振搗過程中快插慢拔，在不過振的情況下保證足夠長的振搗時間。

通過一系列的改善，預制臺帽表面產(chǎn)生的氣泡明顯減少，而且也比之前小了很多，保證了預制臺帽的質(zhì)量。

5 結(jié)語

混凝土表面和內(nèi)部產(chǎn)生氣泡的原因是多方面的，無論是配合比試驗還是現(xiàn)場施工，都應(yīng)嚴格按照規(guī)范執(zhí)行，嚴把質(zhì)量關(guān)。對于混凝土出現(xiàn)的問題要進行認真科學的分析，在保證其他施工技術(shù)指標最優(yōu)化的前提條件下找出相應(yīng)的解決辦法。