浅谈机制砂混凝土表面空隙的形成原因与防治措施

浅谈机制砂混凝土表面空隙的形成原因与防治措施

潘福良

中交二公局第六工程有限公司，西安 710000

【摘要】近年来政府对环境保护的管控力度越来越大，目前行业内的主要对策就是采取机械破碎的人工砂代替原来的河砂。论文就机制砂混凝土施工中产生空隙的一些主要原因进行分析，并对现场所采用的相关有效措施进行总结，以供参考。

【Abstract】In recent years, the government has made more and more efforts to control environmental protection. At present, the main countermeasure in the industry is to replace the original river sand with mechanical broken artificial sand. This paper analyzes the main reasons for the voids in the construction of mechanical sand concrete, and summarizes the relevant effective measures adopted on site for reference.

【关键词】机制砂混凝土；表面空隙；防治措施

【Keywords】mechanical sand concrete; surface voids; prevention measures

【中图分类号】TU528 【文献标志码】A

1 空隙产生的主要原因

1.1 材料原因（主要原因）造成的气泡和水泡

1.1.1 水泥水化过程中释放的气泡

不同的水泥在水化过程中产生的气泡数量是不同的，主要取决于水泥中铝酸三钙的含量，铝酸三钙是水泥的重要组分之一，它直接影响水泥的早期强度、水化热速率、决定水泥的体积稳定性，铝酸三钙含量一旦控制不好，水泥水化热的速度就会偏快，也就会导致大量热量气泡的发生，而且随着水化反应的不断进行，气泡会不断产生，如果在后期振捣过程中不能有效排出，就会造成大量气泡的发生。

1.1.2 水泥轻微结块引起的混凝土“流泪型”气泡

水泥的轻微结块也会引起混凝土表面空隙，而且非常明显。如果适逢雨季，就会加重这一现象，混凝土拌合开始后，经拌合机拌合大部分水泥结块会被打碎拌匀，但仍有大量的水泥颗粒被水包裹后在颗粒表面形成一层水膜，以包块的形式存在于混凝土拌合物中，随着混凝土凝固裸漏在模板表面的水膜破裂，露出里面水泥颗粒，随着养生水的喷洒，干水泥块被冲成水泥浆流出，在混凝土表面形成像泪痕一样的痕迹，特别是预制梁板混凝土表面经常会发生这种情况，对外观质量影响非常大。

1.1.3 聚羧酸类外加剂糖分含量过高导致的气泡

由于机制砂粉尘含量较高，部分粉尘具有膨胀性，这对聚羧酸类减水剂的母液有效成分消耗很大，为了能够满足拌合物工作性能的要求，外加剂厂家往往提高母液含量，但是这种做法就会导致混凝土粘性增大，使得气泡由内部反射至混凝土表面的时间延长，且气泡反射到模板界面后由于外加剂粘度较大，使得气泡刺破难度增大，最终气泡存在于模板与混凝土的表面界面之上，随着混凝土的凝固破裂，形成开口空隙。

1.1.4 机制砂粉尘含量超标引起的气泡

目前，云贵川等地生产的机制砂都加强了除尘工序，出于环保和控制粉尘含量的双重考虑，但是粉尘含量仍在7%-15%之间，根据砂的粗细程度不同，粉尘量依次变化，粉尘的组成由石粉和岩石表面覆盖土组成，内部空隙大，吸水后空隙内的气体排出形成气泡。

1.2 施工配合比不准确造成的水泡和气泡

1.2.1 水胶比超出原设计导致混凝土泌水产生水泡

在施工过程中经常会发生混凝土浇筑完成后，表面形成一层水膜的现象，而且表面混凝土长时间不终凝，这是施工配合比不准确，拌合用水量不符合配合比要求或者外加剂掺量过大、外加剂减水率增大等原因引起的泌水的典型症状，但是并不是只有外露面有泌水层，侧面混凝土也会有很多析出的自由水聚集的水泡，这些水泡的形状不规则，会根据周边的障碍物形成不同形状的水泡，拆模后混凝土表面的大量形状各异的空隙就是这样形成的。

1.2.2 机制砂级配变化频繁导致混凝土泌水产生水泡

混凝土在拌合过程中对于拌合物性能影响最大的就是砂和外加剂，砂的含水量不稳定、粗细程度不稳定、粉尘含量不稳定都会严重影响混凝土的工作性能。如果机制砂粗细不均匀，就会导致突然的拌合机卸料失败或者混凝土严重泌水，卸料失败处理简单，但是泌水现象一般出机并不明显，直到入模前后开始明显变化，如果是导管法水下灌注桩就会增大质量事故风险，对于外露工程就会产生大量的水泡。

1.3 施工工艺造成的气泡和水泡

1.3.1 混凝土拌合时间不当引起的气泡

混凝土拌合过程是先引入气泡，在经拌合消除大部分气泡的过程，对于高性能混凝土需要3分钟左右的拌合时间才能满足拌合物性能和含气量的要求，但是施工过程中为了最求出料的速度，施工单位往往会将拌合总时间压缩到2分钟以内，这就导致拌合引入的空气还没有有效排出，甚至存在生料现象，最终反应在实体表面，形成表面空隙。

1.3.2 模板光洁度引起的气泡

目前很多项目的甲方或者监理单位都会要求施工单位使用全新的模板，但是根据多年的现场对比发现，一般情况下，使用全新模板浇筑的混凝土外观质量没有旧模板的效果好，当然前提是旧模板必须符合使用要求。特别是新模板的表面光洁度很好，反而不利于混凝土气泡的刺破。根据相关实验可知模板光洁度过高不利于混凝土气泡刺破[1]。

1.3.3 振捣方法和振捣设备不力引起的气泡

经过上诉多方面的原因，混凝土的成品气泡含量已经非常的高了，但是如果经过良好的振捣，就可以消除大量的气泡提高整体外观质量，当然如果相反就会造成更加严重的问题，比如过振、漏振、振捣功率、频率不足、振捣方法不正确等都会引起外观质量问题，如气泡、蜂窝麻面、孔洞、砂线、泌水纹等，这些都是常见的外观质量通病。

1.3.4 选用质量较差的脱模剂造成的表面气泡

脱模剂的质量与混凝土表面气泡的排除有很大的关系，经实际试验发现在相同的振捣水平前提下，使用不同种类的脱模剂拆模后的效果差异非常明显，油性较重的脱模剂普遍不利于气泡的排出。

2 针对上诉原因采取的相关措施

2.1 材料方面

第一，尽可能选择低碱水泥，严格控制铝酸三钙的含量，必要时降低配合比中水泥的掺量比例，选择质量较好的掺合料适量替代。

第二，增设水泥储存罐，使得水泥充分降温后投入使用；合理测算工程进度与水泥用量关系，防止水泥长期存放潮解、结块[2]。

第三，控制外加剂敏感性，选用质量稳定的外加剂产品，加强外加剂的进场检测，与原始留样复拌对比，如果拌合物性能出现明显变化，必须经调整后方可卸货，否则必须清离场地。

第四，控制机制砂的粉尘含量，机制砂生产采用5-10mm或者10-20mm碎石二次加工，保证机制砂粉尘为石粉，不会吸收大量的水分和外加剂的有效成分，要根据亚甲蓝指数分析粉尘性质，合理调整砂率。

2.2 施工配合比控制

要严格控制施工配合比的准确性，一是要保证材料质量的稳定，不同砂场生产的机制砂不能混堆，不同机组生产的机制砂也要分仓存放，特别注意控制砂的含水率，含水率差异较大会严重影响配合比的准确性。外加剂每车进场必须经过复拌，与原始样品差异不大，方可卸货，而聚羧酸类外加剂的存储绝对不能使用铁罐，确保减水效果的稳定性。二是要保证混凝土的搅拌时间满足要求，只有充分的搅拌才能避免很多问题的发生。

2.3 施工工艺方面的合理调整

施工工艺方面要注意振捣的时间，合理选用振捣公具，振捣方法要符合要求，掺加了掺合料的混凝土性能很好，不容易发生过振现象，但是尽量避免定点长时间振捣，应该覆盖式振捣，确保混凝土在震动辐射范围之内，杜绝陋振。关于模板方面，新进场的模板应反复打磨，建议采用水性脱模剂，既能有效隔离模板与混凝土，又能使表面气泡快速刺破，价格也能够承受，是很好的隔离剂产品。

2.4 化学处置方法

施工中除了上诉的物理性处理方法外还有许多化学方法，比如适量参加元明粉（无水NaSO4）,元明粉是一种无机早强剂，控制在胶材参量的1%参入，无水NaSO4本水处于严重需水状态，遇水后形成NaSO4.10H2O晶体排列在水泥水化的水泥石周围，可以加速气泡的刺破，又能使得混凝土外观光泽致密，同时对7d与28d强度都有近20%的提升，是一种很好的表面处置方法，但是在拌合过程中增加了工序，而且元明粉价格不低，所以非必要情况下一般不会采用这种办法。化学类的处置办法都存在相同的弊病，施工过程中除了外观十分重要的部位，一般不会采用。

【参考文献】

【1】陈吓敏.全机制砂高性能混凝土耐久性研究[J].福建建材,2019(11):9-11.

【2】赵优俊,孙惊涛.机制砂高性能混凝土配合比设计研究[J].居舍,2019(31):30.