【科普】混凝土气泡问题综述

        为保证泵送混凝土的可泵性及耐久性，通常会加入适量的引气剂（引气剂可改善新拌混凝土拌合物的和易性和硬化混凝土的耐久性），但过大的引气量（有害气泡过多时）对混凝土的强度会有直接影响。

        混凝土中气泡的分布情况，即气孔的大小、气泡的数量以及气泡的分布等都对混凝土的和易性、强度和耐久性将有明显影响。

　　一、混凝土中气泡类型

        混凝土中产生的气泡，100nm以上的称之为大害泡，100-50nm的叫中害泡，50-20nm的叫低害泡或无害泡，20nm以下的称有益气泡。

        应注意的是，混凝土中含气量适当，微小气泡在分布均匀且密闭独立条件下，在混凝土施工过程中有一定的稳定性。从混凝土结构理论上来讲，直径如此小的气泡形成的空隙属于毛细孔范围或称无害孔、少害孔，它不但不会降低强度，还会大大提高混凝土的耐久性。

       通常可通过试块破块后进行观察：

　　1、气泡间距宜大于5倍气泡直径以上；

　　2、大气泡量不宜过多及集中；

　　3、试块中气泡分布不宜连成直线，且单一直线上的大气泡量不宜过多。

　　二、气泡对混凝土结构的危害

        当混凝土含气量超过4%，且出现过多大气泡时，则会对混凝土产生一定的危害：

　　（1）降低混凝土结构的强度

        由于气泡较大会减少混凝土断面体积，致使混凝土内部不密实，从而降低混凝土的强度。 混凝土应用技术规范中规定，当混凝土含气量每增加1%时，28d抗压强度下降5%。含气量大时，每增加1％的引气量，抗压强度可能会降低4%～6%。在低强度混凝土中，含气量在3-6%时，对强度影响较小。当遇到引气量值超过6％以上情况时，抗压强度势必受到较大影响。

　　（2）降低混凝土的耐腐蚀性能

        由于混凝土表面出现了大量的气泡，减少了钢筋保护层的有效厚度，加速了混凝土表面碳化进程，从而影响其抗腐蚀性能。

　　（3）严重影响混凝土的外观大气泡会致使混凝土表明出现蜂窝麻面，影响其外观。

　　三、气泡产生原因

        混凝土中产生气泡的原因比较复杂，一般主要包括：

　　1、原材料方面

       （1）气泡与水泥品种有非常密切的关系

在水泥生产过程中使用助磨剂（外掺专用助磨剂，厂家非常多，质量差异非常大，通常含有较多表面活性剂）的作用下，通常会产生气泡过多的情况，且水泥中碱含量过高，水泥细度太细，含气量也会增加。

        另外，在水泥用量较少的低标号混凝土拌和过程中，由于水化反应耗费的水较少，使得薄膜结合水、自由水相对较多。从而导致气泡形成的机率明显增大（混凝土中水泡蒸发后成为气泡）。这便是用水量较大、水灰比较高的混凝土易产生气泡的原因。

        建议：不同品牌的水泥，产生的气泡量会有明显不同。优先选择低碱、不掺助磨剂、适应性强、有一定品牌、规模较大、质量稳定且试配中气泡较少的水泥品种。

      （2）外加剂类型和掺量对气泡的形成有很大影响

        如混凝土中含有大泡特别多，通常可能是同减水剂中的较差引气成分有关。一般减水剂（特别是聚羧酸类减水剂和木质素磺酸盐类减水剂）中或泵送剂中可能会掺入一定引气成份的引气剂，减水剂用量增加，气泡也会增加；另外，当加入的外加剂为松香类引气剂时，所产生的气泡比其他类型的外加剂要稍多一些。

        建议：让减水剂复配厂，取消减水剂中的引气组份。进行减水剂复配时，在选择复配材料时，不宜采用已发酵或长时间存放的原材料，如纸厂或糖厂的废液等（通常有较明显的异味或臭味）。

       （3）粗细骨料对气泡的产生也有一定影响

        根据粒料级配密实原理，在施工过程中．材料级配不合理，粗骨料偏多、大小不当，碎石中针片状颗粒含量过多，以及生产过程中实际使用砂率比试验室提供的砂率偏小，这样细粒料不足以填充粗粒料空隙，导致粒料不密实，形成自由空隙，为气泡的产生提供了条件。

        砂的粒径范围在0.3-0.6mm时，混凝土含气量最大，而小于0.3mm或大于0.6mm时，混凝土含气量会显著下降。

　　2、施工方面

　　（1）搅拌时间对混凝土内部产生气泡会有不同影响

        如果搅拌不匀，外加剂多的部位所产生的气泡就会多（同样水灰比）。但过分搅拌又会使混凝土内部形成气泡越来越多，从而产生负面影响。

　　（2）脱模剂使用不当会影响气泡的产生

        由于有些施工单位延用了老的脱模剂，常常使用的是机械厂回收下来的废机油，这种废机油对气泡具有极强的吸附性，混凝土内存在气泡一经与之接触，便会吸附在模板上而成型于混凝土结构的表面。还有一种脱模剂，即使是水性脱模剂，但对混凝土产生的气泡仍然有吸附的作用，使混凝土内的气泡无法随机械振捣而随着模板的接触面逐步上升，从而无法排出混凝土内部所产生出来的气泡。应慎重选择脱模剂。

　　（3）振捣情况影响气泡的产生

　　由于施工中振捣的环境不一，振捣手的操作对混凝土表面出现气泡的多少也有着根本的不同。作为混凝土结构，振捣越好混凝土的内部结构就会越密实，从分层振捣的高度和振捣时间两个方面来解释，分层的高度即每次下料的高度越高，则混凝土内部的气泡就越不容易往上排出。但振捣的时间越长（超振）或越短（欠振）以及未振捣到的地方（漏振）对混凝土的表面气泡缺陷就会越来越多。超振会使混凝土内部的微小气泡在机械作用下出现破灭重组，由小变大。欠振和漏振都会使混凝土出现不密实而导致的混凝土自然空洞或空气型的不规则大气泡。

　　四、混凝土表面有害气泡的排查方案及改善措施

        针对混凝土表面出现的有害气泡，需采用一定的排查手段，找出其原因并加以改善。CTF增效剂中不含任何引气组份，但在不同的减水剂或泵送剂、水泥的共同作用下，可能会出现气泡较多的情况，通过技术手段一般气泡也是可以控制的。

　　1、原材料方面

       （1）首先检验所用水泥的品种、性能和标号，厂家有多家水泥供应商的，优先使用产生气泡少、含碱量低的水泥，水泥标号应与混凝土配合比标号相适应。

       （2）其次检查所使用的外加剂。目前这方面的品牌很多，不能一概而论。但对于实际生产，最简便易行的办法就是多做几组试件，选取化学成分品质优良的外加剂用于生产。

        减水剂中含引起成份的，试用不同的减水剂比较选用，可通知减水剂生产企业，取消加入带引气成份的引气剂或控制其引气量，一般混凝土中使用的外加剂引气量控制在4%以内，高标号混凝土（如C50，C60）控制在3%以内。

　　需使用引气剂时，应选择引气气泡小、分布均匀稳定的引气剂，尽量少用含松香类型的引气剂，这类引气剂掺入后产生的气泡较大。

       （3）检查骨料性能。把好材料关，严格控制骨料粒径和针片状颗粒含量，备料时要认真筛选，剔除不合格材料。选择合理级配，使粗骨料和细骨料比率适中。

       （4）在CTF混凝土增效剂中会掺入抑制有害气泡的消泡剂，需经过试验并配合减水剂厂进行调试。消泡剂可以提高混凝土密实度、均匀度，提高抗渗性能，进而提高其强度。

　　2、施工方面

       （1）重视搅拌时间。特别强调的是：有的商品混凝土从出厂到施工现场需要很长的运输时间，这时由于可能坍损较大，有的厂家技术员会利用外加剂进行二次调配，在这种情况下一定要加强混凝土的搅拌均匀。但不是长时间的搅拌，在《建筑工程常用材料试验手册》中有明确规定“引气剂减水剂混凝土，必须采用机械搅拌，搅拌的时间不宜大于5min和小于3min”。搅拌的时间越长，产生的气泡也会越大。

      （2）检查使用的模板和脱模剂。模板应保持光洁，脱模剂要涂抹均匀但不宜涂的太多太厚。

        西安建筑科技大学的张洁博教授曾研究论证，从模板的脱模剂上来消除混凝土表面的气泡会起到很好的效果。目前，在市场上已经有很多单位研制出了具有消泡化学成份的脱模剂，这种消泡型的脱模剂在使用后，当混凝土产生的气泡与模板表面脱模剂中所含的消泡剂相遇后，消泡剂会立即破灭或由大变小，由小变微，使混凝土表面起到极其平滑致密的效果。

      （3）注意振捣过程，严防出现混凝土的欠振、漏振和超振现象。

       在混凝土的施工过程中，应分层布料，分层振捣。分层的厚度以不大于50cm为宜，否则气泡不易从混凝土内部往上排出。同时要选择适宜的振捣设备，最佳的振捣时间，合理的振捣半径和频率。

      （4）气温低、水泥用量大、用水量大等因素都会直接影响引气量，应针对现场具体情况进行分析和调整。