1.引言
現(xiàn)階段建設(shè)的各類工業(yè)與民用建筑，均存在大量現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件，其中有部分截面為異形的構(gòu)件，在澆筑完脫模后表面往往存在有較多氣孔現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重的甚至影響觀感質(zhì)量，投入使用后在雨水作用下易形成污漬累聚，造成混凝土面腐蝕或其它不良影響。
特別是在橋梁工程施工中，如現(xiàn)澆預(yù)制梁、現(xiàn)澆防撞墻等構(gòu)件尤為明顯。在施工澆筑完成脫模后，其翼板變截面位置處，混凝土表面極易出現(xiàn)較多氣孔。
本文試將以橋梁工程中常見的現(xiàn)澆預(yù)制梁、防撞墻為例，從氣泡成因、施工工藝解決方法上展開討論。對(duì)現(xiàn)階段普遍存在的截面為異形的現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件，就如何在施工中避免脫模后出現(xiàn)大量氣孔，影響觀感質(zhì)量進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分析，從事前預(yù)控角度提供一定的參考借鑒。
2.混凝土本身的特性
一般工程中應(yīng)用的混凝土由：水泥、水、砂子、碎（卵）石、外加劑、摻和料等組成。混凝土內(nèi)部基本構(gòu)成為：粗骨料形成的空隙由細(xì)骨料填充，細(xì)骨料形成的間隙由水泥漿填充。在粗細(xì)骨料級(jí)配良好的情況下，通過機(jī)械攪拌使各類材料充分均勻拌合，澆筑時(shí)采用強(qiáng)力振搗，經(jīng)后期養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，使混凝土形成密實(shí)的人造石，與構(gòu)件預(yù)埋鋼筋骨架等形成共同受力結(jié)構(gòu)，一起承載各類型荷載，達(dá)到使用功能。
混凝土在拌和中加入的水，經(jīng)與水泥及其它添加料產(chǎn)生復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)后，基本分為兩部分：一部分水參與水泥和添加劑的化學(xué)反應(yīng)，形成結(jié)合水；另一部分形成游離水，后期養(yǎng)護(hù)期間，在溫度和外界影響下，將以氣體的形式蒸發(fā)掉。由此可見，在混凝土內(nèi)部，必將會(huì)有部分水因各種原因，不能充分參與到和水泥等材料的化學(xué)反中形成結(jié)合水，余下的水必將以游離水的形式，蒸發(fā)后在混凝土內(nèi)部留下氣孔（氣泡）。
從混凝土的組成材料上理解，其內(nèi)部產(chǎn)生或大或小氣孔（氣泡），是混凝土類人造石建材先天所具有的本性，通常情況下不影響其承載力使用功能。因此，混凝土是典型的多孔性材料，其表面布滿毛細(xì)孔，具有很強(qiáng)的吸濕性和滲透性。要想在混凝土生產(chǎn)中完全消滅其內(nèi)部游離水形成的氣孔（氣泡），本身既不可能也不經(jīng)濟(jì)。
一般工程中混凝土拆模后，其表面具有或多或少的氣孔（氣泡）是其內(nèi)部屬性的表現(xiàn)，屬正常范疇。但如拆模后氣孔（氣泡）大小不一，又過多地在一定部位集中出現(xiàn)，影響了觀感質(zhì)量，則應(yīng)從施工生產(chǎn)原材料及工藝操作上尋找原因，此為本文所關(guān)注討論的重點(diǎn)。
3.出現(xiàn)氣泡成因分析
現(xiàn)澆混凝土異形構(gòu)件變截面的表面氣孔產(chǎn)生原因較復(fù)雜，一般有以下成因：
3.1原材料使用
3.1.1水
水泥在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，為了獲得適宜的施工性，即一定的塑性和流動(dòng)性，拌和的用水量要遠(yuǎn)大于其理論需水量，通常為理論需水量的1.5-3倍，水灰比越大（水量/水泥量），則用水量越多，而多余的水份將從混凝土中逸出，會(huì)在混凝土中留下孔隙，拌和的水越多，形成的毛細(xì)孔就越多。
3.1.2 水泥
水泥在生產(chǎn)過程中一般添加有助磨劑，通常有助于氣泡的產(chǎn)生，如堿含量過高，細(xì)度太細(xì)，則含氣量也會(huì)增加。
3.1.3粗細(xì)骨料
粗細(xì)骨料對(duì)氣孔（氣泡）的產(chǎn)生具有一定影響。根據(jù)“粒料級(jí)配密實(shí)”原理，在施工過程中，材料級(jí)配不合理，粗骨料偏多、大小不當(dāng)，碎石中針片狀顆粒含量過多，以及生產(chǎn)過程中實(shí)際使用砂率比試驗(yàn)室提供的砂率偏小，造成細(xì)粒料不足以填充粗粒料空隙，導(dǎo)致粒料不密實(shí)，會(huì)形成自由空隙較多，也為氣孔（氣泡）的產(chǎn)生提供了條件。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)理統(tǒng)計(jì)，砂的粒徑范圍在0.3-0.6mm時(shí)，混凝土含氣量最大，而小于0.3mm或大于0.6mm時(shí)，混凝土含氣量會(huì)顯著下降。
3.1.4外加劑
外加劑類型和摻量對(duì)氣泡形成具有較大影響。如混凝土中產(chǎn)生的大氣泡特別多，可能與減水劑中較差的引氣組成材料有關(guān)。一般減水劑（特別是聚羧酸類減水劑和木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑）或泵送劑中，可能會(huì)摻入一定量起引氣作用的增氣劑。減水劑用量增加，氣孔（氣泡）也會(huì)增加；另外，當(dāng)加入的外加劑為松香類引氣劑時(shí)，所產(chǎn)生的氣孔（氣泡）也比其它類型的外加劑要稍多。
3.2施工原因
攪拌時(shí)長(zhǎng)對(duì)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生氣孔（氣泡）會(huì)有不同影響，如攪拌不勻或時(shí)間過短，外加劑匯聚較多的部位所產(chǎn)生的氣孔（氣泡）就會(huì)多。但過分?jǐn)嚢钑r(shí)間過長(zhǎng)，又會(huì)使混凝土內(nèi)部形成氣孔（氣泡）越來越多產(chǎn)生負(fù)面影響。
脫模劑使用不當(dāng)會(huì)影響氣泡（氣孔）的產(chǎn)生。由于有些施工單位延用了老的脫模劑，常用的是機(jī)械修理廠回收的廢機(jī)油，這種油往往對(duì)氣泡（氣孔）具有極強(qiáng)的吸附性，混凝土內(nèi)存在的氣泡（氣孔）與之一接觸，便會(huì)吸附在模板上，并成型于混凝土結(jié)構(gòu)表面。還有一種脫模劑，即水性脫模劑，對(duì)混凝土產(chǎn)生的氣泡（氣孔）亦具吸附作用，使混凝土內(nèi)的氣泡（氣孔）無(wú)法隨機(jī)械振搗而隨模板的接觸面逐步上升，排出氣泡（氣孔）。故脫模劑應(yīng)慎重選擇。
振搗情況也會(huì)影響氣孔（氣泡）的生成。由于施工中振搗的環(huán)境復(fù)雜，振搗工的操作對(duì)混凝土表面出現(xiàn)氣孔（氣泡）的多少有著根本影響。作為混凝土結(jié)構(gòu)，振搗越好其內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)越密實(shí)。從分層振搗的高度和振搗時(shí)間兩方面分析，分層的高度即每次下料高度越高，則混凝土內(nèi)部的氣孔（氣泡）就越不容易往上排出。但振搗的時(shí)間過長(zhǎng)（超振）或過短（欠振），以及未振搗到位的部位（漏振），混凝土的表面氣孔（氣泡）缺陷也會(huì)越多。“超振”會(huì)使混凝土內(nèi)部的微小氣孔（氣泡）在機(jī)械強(qiáng)作用下出現(xiàn)破滅重組，由小變大。“欠振”和“漏振”都會(huì)使混凝土出現(xiàn)不密實(shí)，從而導(dǎo)致其產(chǎn)生自然空洞或空氣型的不規(guī)則大小氣孔（氣泡）。
4.異型構(gòu)件變截面處的特殊性
不同于截面規(guī)整的垂直、水平構(gòu)件，異型構(gòu)件變截面表面位置在脫模后易出現(xiàn)氣孔。如現(xiàn)澆預(yù)制工形梁下部變截面的翼板表面，以及橋梁上部防撞墻等，其截面通常為下大上小，此部位模板安裝時(shí)通常為斜置且密封，氣泡出現(xiàn)后因浮力原理垂直向上運(yùn)動(dòng)至斜置模板處，受模板摩擦力、混凝土水平阻力影響，氣泡（氣孔）有可能處于力學(xué)平衡即相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。如振搗方法不對(duì)，則可能無(wú)法破壞此種平衡，處于上述情況下的氣泡，在拆模后極易出現(xiàn)氣孔。如下圖：
預(yù)制梁標(biāo)準(zhǔn)斷面
常規(guī)澆筑脫模后翼板表面形成的氣孔
4.1避免出現(xiàn)過多氣孔（氣泡）影響混凝土觀感的解決措施
下面以現(xiàn)澆預(yù)制梁氣孔出現(xiàn)成因特點(diǎn)為例，提出以下解決方案供參考。
4.1.1原材料控制
鑒于現(xiàn)在很多工程均使用訂購(gòu)商品混凝土，施工單位在選擇供應(yīng)產(chǎn)家時(shí)，一定要選擇實(shí)力強(qiáng)，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，最好具有全套水泥、砂石骨料自生產(chǎn)來源穩(wěn)定的商品混凝土供應(yīng)商，向其詳細(xì)提出所需混凝土的技術(shù)指標(biāo)要求，從原材料上把好質(zhì)量關(guān)，對(duì)避免產(chǎn)生大量表面氣泡有重要影響。
水泥要優(yōu)先選用低堿、不摻或少摻助磨劑、適應(yīng)性強(qiáng)、有一定品牌、規(guī)模較大、質(zhì)量穩(wěn)定且試配中產(chǎn)生氣孔（氣泡）較少的水泥品種，有利于減少氣孔（氣泡）產(chǎn)生。
粗骨料級(jí)配要良好，細(xì)骨料要采用天然河砂（中砂）。嚴(yán)禁使用人工機(jī)制砂，否則粉塵含量過大，亦對(duì)減少氣泡產(chǎn)生起加強(qiáng)作用。
選用減水劑或其它外摻料時(shí)，應(yīng)盡量避免或取消添加劑中的引氣組份。進(jìn)行各類型減水劑復(fù)配選型時(shí)（如起減少用水量的減水劑、加快強(qiáng)度增長(zhǎng)的早強(qiáng)劑等），不宜采用已發(fā)酵或長(zhǎng)時(shí)間存放的原材料，如紙廠或糖廠的廢液等（通常有較明顯的異味或臭味）。
4.1.2施工操作措施
正確的混凝土施工振搗，對(duì)脫模后氣孔的產(chǎn)生具有關(guān)鍵影響作用。特別是現(xiàn)澆預(yù)制梁下部的翼板結(jié)構(gòu)，防撞墻下部的大腳部位等。現(xiàn)有的施工模板一般為預(yù)制定型鋼模，翼板上表面位置的模板均處于密閉狀態(tài)，在混凝土振搗時(shí)，如分層厚度過厚，一次裝料在變截面以上的，則排除底部振搗時(shí)產(chǎn)生氣泡較困難。
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐操作反復(fù)證明，在施工開始時(shí)只要對(duì)作業(yè)工人做好質(zhì)量技術(shù)培訓(xùn)交底，選用優(yōu)秀的振搗技術(shù)工，振搗時(shí)采取嚴(yán)格的分層澆筑，只要不“過振”或“漏振”，不過份強(qiáng)調(diào)澆筑進(jìn)度，進(jìn)行精細(xì)化的操作，就能有效避免氣泡（氣孔）的產(chǎn)生。
在分層振搗時(shí)，分層的高度一定要選擇在變截面處，完成底層第一次混凝土充分振搗后，澆筑第二層時(shí)振搗棒不得再插入下層，讓已密實(shí)的混凝土再次產(chǎn)生強(qiáng)力擾動(dòng)。否則將造成下層產(chǎn)生的氣泡或游離水，不能從上一澆筑層界面順利排出，使脫模后的表面產(chǎn)生大量氣孔。以下為現(xiàn)澆預(yù)制工形梁下部變截面翼板處振搗工藝圖：
第一次振搗
第二次振搗
第三次振搗
4.2實(shí)施效果
實(shí)際操作時(shí)，對(duì)現(xiàn)澆預(yù)制梁及防撞墻分別進(jìn)行了試操作樣板評(píng)估。在采用同一批商品混凝土情況下，施工振搗作業(yè)分為兩組。一組按常規(guī)操作，即也分層但未嚴(yán)格按4.3.3所述操作要領(lǐng)進(jìn)行布料振搗，脫模后仍然存在或多或少的氣孔；另一組嚴(yán)格按本文所述操作要領(lǐng)進(jìn)行進(jìn)行精細(xì)化振搗，雖然在澆筑進(jìn)度上與第一班組相比，效率上有所降低，但脫模后未存在明顯氣孔現(xiàn)象，基本達(dá)到觀感質(zhì)量良好目標(biāo)。情況如下圖所示：
現(xiàn)澆預(yù)制梁翼板變截面嚴(yán)格進(jìn)行分層精細(xì)化操作脫模后效果
防撞墻常規(guī)澆筑脫模后產(chǎn)生氣孔
防撞墻振搗嚴(yán)格進(jìn)行分層精細(xì)化操作脫模后效果
5.綜述評(píng)估
綜上所述證明，現(xiàn)澆混凝土異形構(gòu)件，為避免在澆筑完成脫模后表面產(chǎn)生較多氣孔，應(yīng)在以下兩方面把好質(zhì)量關(guān)：
1、重要影響因素：施工原材料及和易性等指標(biāo)。
2、關(guān)鍵影響因素：現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工振搗作業(yè)。
如做好以上兩點(diǎn)預(yù)控，作為施工單位，需要管理層重視，施工前做好作業(yè)人員質(zhì)量技術(shù)交底培訓(xùn)和施工過程管控，發(fā)揚(yáng)“工匠精神”，嚴(yán)格進(jìn)行分段分層、“精細(xì)化”施工操作，克服“唯進(jìn)度效率論”及質(zhì)量麻痹思想，避免在混凝土異形截面構(gòu)件澆筑脫模后，表面出現(xiàn)氣孔過多，影響觀感質(zhì)量的情況發(fā)生。
作者介紹：
馬林，晨越建管集團(tuán)工程部項(xiàng)目經(jīng)理、總監(jiān)理工程師， 西南交通大學(xué)建筑工程專業(yè)畢業(yè)，一級(jí)建造師（水利水電工程）、國(guó)家注冊(cè)監(jiān)理工程師（市政、公路工程）、高級(jí)職稱。長(zhǎng)期從事各類工業(yè)與民用建筑施工技術(shù)及管理工作，先后擔(dān)任過主辦工長(zhǎng)、技術(shù)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目經(jīng)理、總監(jiān)理工程師等職務(wù)。