桥梁墩台身混凝土表面泛砂和气泡成因分析与控制

范剑雄 上海铁路局南京铁路枢纽工程建设指挥部

桥梁墩台身混凝土表面泛砂和气泡成因分析与控制

范剑雄 上海铁路局南京铁路枢纽工程建设指挥部

桥梁墩台身混凝土表面出现泛砂和气泡，是桥梁混凝土施工的常见现象。通过以海洋铁路跨沿海高速特大桥墩台身施工为例，分析原因并根据实际情况提出解决办法和控制措施。

墩台混凝土；泛砂气泡；成因分析；控制措施

混凝土在浇筑过程中，由于受到施工工艺、原材料、级配和水灰比等的影响，混凝土表面易产生泛砂和气泡等看得见的现象，轻者影响混凝土的美观，重者影响到整个混凝土结构的性能。泛砂就是墩身表面混凝土缺少水泥，好像砂子堆积起来，即砂粒集中现象；气泡就是混凝土骨料之间的气体未及时排出而形成的气囊。

1 背景

新建海洋铁路跨沿海高速特大桥，桥跨布置为21-32m+2-24m+2-32m+1-64m钢桁梁+12-32 m+1-24 m+10-32 m简支梁，钻孔桩基础，圆端形实体桥墩，其中墩身最高8.85 m，最低为5.2 m。混凝土采用拌合站集中拌合，混凝土运送车运输，泵送入模，插入式振动器振捣密实，每墩台采用分层连续浇筑。刚开始施工桥墩时拆模后发现有些墩身表面皆有不同程度的泛砂和气泡，外观质量不美观，虽在规范允许范围内，不影响墩身内在质量，但如果不及时控制，将影响墩台身的外观质量和耐久性。

2 泛砂、气泡的形成原因

针对该桥墩身出现的泛砂和气泡现象，参建单位组织有关人员进行研究分析，查找有关资料并与现场工人、技术人员进行讨论交流，制定了切实有效的控制措施，达到了理想的效果。

桥墩台身混凝土泛砂和气泡形成的主要原因主要有以下几个方面：

2.1 混凝土滞后泌水

混凝土施工是采用泵送工艺，为了能顺利泵送，不发生堵管，混凝土坍落度为160 mm左右，比较大，混凝土浇筑和振捣后，在其初凝前固体骨料颗粒在重力挤压作用下下沉，水泥浆和水上升，其顶面出现泌水现象（滞后泌水），泌出的水从混凝土内部向模板间隙渗出并且把混凝土表面的水泥浆冲走而仅留下细砂附于混凝土表面而形成泛砂。

2.2 混凝土捣固方式及时间

墩身施工时混凝土振捣过度，产生离析现象，离析产生的水从模板内侧流下会带走水泥浆出现泛砂；振捣人员在振捣过程中振捣时间不足或离模板距离偏大，混凝土内气体未能及时排出而导致出现气泡。

2.3 模板脱模剂

现场使用废机油或水性脱模剂作为模板脱模剂，废机油对气泡具有极大的吸附性，混凝土内存在的气泡与之接触，便会吸附在模板上也即成型于混凝土结构的表面；水性脱模剂对混凝土内产生的气泡有吸附的作用，使混凝土内的气泡无法随机械振捣而顺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。

2.4 墩身模板间接缝不严密

墩身模板拼装，没有严格按照规定的施工工艺施工，出现模板间接缝不严密，混凝土振捣后水泥浆液从缝隙处流出，导致墩身混凝土表面缺少水泥浆而出现泛砂。

2.5 雨季墩身施工

南通地区雨季较长且雨量充沛，有的墩身浇筑过程中下雨，雨水进入墩身模板后致使水泥浆变稀，被稀释的水泥浆沿墩身模板内侧向下流，带走混凝土表面的水泥浆，不可避免的出现泛砂。

3 泛砂和气泡施工质量控制措施

3.1 对混凝土滞后泌水的控制措施

对于混凝土滞后泌水造成的墩身混凝土表面泛砂和气泡现象，通过分析认为提高混凝土保水性是关键，决定采用调整骨料级配比重、增加掺合料用量、调整水灰比、含砂率以及外加剂等方法来控制，具体措施如下：

3.1.1 调整骨料颗粒级配比重

自建的混凝土拌合站的骨料是采用二级级配，5 mm～16 mm粒径比重65%，16 mm～31.5 mm粒径比重35%，混合后筛分后虽然符合5 mm～31.5 mm连续级配指标的要求，但是这种混合配合比，孔隙率较大，浆体上浮，造成混凝土粘聚性和保水性不良，因此根据试验重新调整配比为5 mm～16 mm粒径比重为45%，16 mm～31.5 mm粒径比重位55%，这样降低了孔隙率，减少混凝土的泌水现象。

3.1.2 适当增加掺合料用量。

掺合材料用量增加，会使混凝土的粘聚性增加、保水性改善，对减少泌水有利。细颗粒对控制混凝土的泌水有好处，适当增加掺加优质粉煤灰用量是一个好方法，因为粉煤灰中含有球状玻璃体和硅酸盐玻璃微珠，表面光滑，在混凝土拌合物中类似轴承滚珠，减小摩擦，有效地改善混凝土的和易性，并增加混凝土的粘聚性和浇筑密实性。粉煤灰的细微颗粒在水泥浆中能较好地吸附水并扩散水层，形成凝聚结构，从而限制固体颗粒下沉和水上升，减少混凝土的泌水现象。3.1.3适当提高混凝土的砂率。

砂是用来填充石子的空隙的，砂率偏低或砂子中细颗粒含量少，水泥砂浆量就较少，粗骨料较多，不能保证在粗骨料之间有足够的砂浆层起润滑和填充作用，降低混凝土拌合物的流动性，使混凝土保水性降低，砂子含泥量大易产生浆体沉降。提高砂率，降低砂中含泥量，能保证混凝土的工作性和强度。

3.1.4 调整水灰比，降低混凝土坍落度

混凝土输送泵车允许最低的坍落度为8 cm～10 cm，由于该桥桥墩在5 cm～ 10 m之间，不是很高，因此将混凝土的坍落度由14 cm～16 cm降低为9 cm～10 cm。水灰比决定水泥浆的稠度，如果用水量大，混凝土拌合物流动性较大、粘聚性降低，此时混凝土拌合物有泌水倾向，会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良而产生流浆、离析，成型的混凝土表面易出现泛砂现象。在实际施工过程中，水灰比一般控制在0.4～0.7，在水泥用量不改变的情况下，水灰比控制0.45以下，减少了混凝土滞后泌水。

3.1.5 使用加入含有引气剂的外加剂

使用优质含有引气剂的减水剂，有利于改善混凝土的和易性，减少混凝土的泌水等现象。引气剂由于在混凝土中引入微小独立气泡，这些气泡如滚珠一样使混凝土的和易性得到很大改善。由于气泡增加了水泥浆的体积，并对拌合料起润滑作用。它引起的微小气泡如同微细集料，对微小集料缺少的有补偿作用，阻断或减少了集料周围的多余水，减少混凝土的泌水、沉降和离析。

3.2 对混凝土振捣要求及时间的控制

混凝土灌注振捣时易混进空气，混凝土拌和物中的气泡既不能自行逸出，也不会靠自身的重量将气泡挤出。所以振捣是混凝土密实、排除气泡的重要手段。但振捣时间过长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，气泡的排除与振捣时间的长短有直接的关系。可以通过提高工人操作技能，减少混凝土振捣时间来控制。

培养熟练的振捣技术工人，实行专业人员专业化振捣。振捣器缓慢自然垂直插入混凝土中，避免触碰模板、钢筋，管道、预埋件；振捣器与模板距离控制在10 cm～20 cm，振捣器插入点均匀排列，振动作用半径随振捣器功率、混凝土坍落度大小控制，长时间摸索确定为作用半径30 cm～50 cm；振捣器缓慢拔出使插孔闭合不留空隙 。

混凝土振捣时间要使混凝土表面呈现水平及出现浮浆并将模板边角部位填满，混凝土不再显著下沉及出现气泡，一般每一振捣点的振捣时间控制在20 s～30 s。

3.3 脱模剂的使用

施工中采用多种脱模剂，一是模板漆，成品混凝土外观呈仿大理石状，表面细腻、平整光滑，具有清水混凝土的效果，还可以有效减少混凝土表面的气泡。二是透水模板布，混凝土透水模板布不仅能消除混凝土表面的气泡、砂线、砂斑，使混凝土表面致密，提高表观质量。幅宽1 600 mm、2 000 mm，以改性高分子聚合纤维为主要原料,结构分为表层、中间层、粘附层，粘贴于模板表面。浇筑混凝土时，在混凝土内部压力、模板布的毛细作用及振捣等共同作用下，混凝土中的气泡及部分游离水由混凝土内部向外部迁移，通过模板部中间层排出，产生以下效果：

①有效减少构件表面混凝土的气泡，使混凝土更加致密；

②使混凝土中的部分水分排出，水泥颗粒留在混凝土表层，使厚度数毫米范围混凝土表层水灰比显著降低；

③模板布具有均匀分布的孔隙，游离水通过渗透和毛细作用经中间层排出，不会形成集聚，有效减少混凝土表面砂线、砂斑现象；

④模板布的保水作用，为混凝土养护提供了良好条件，减少表面细微裂缝的产生。

3.4 模板缝隙控制

选用大块模板，优选信誉好的生产厂家，严格验收，避免模板和模板之间错台。

3.5 雨季施工控制措施

在施工前与南通气象部门取得联系，及时掌握天气情况，根据天气情况合理安排施工，并搭移动式防雨棚，避免雨水进入墩身内。

4 泛砂、气泡补救措施

拆除模板后，及时用同标号的配合比，注意剔除碎石，砂子要筛细（粒径一般在0.7 mm～1.5 mm），比例不能变，加水拌合均匀后，再将拌好的砂浆用腻铲涂抹于气泡和泛砂处，然后用细纱布磨光。按此方法抹擦几遍，最后用塑料薄膜覆盖养护。

5 结束语

桥梁墩台身混凝土表面的泛砂和气泡现象，在混凝土施工中是普遍现象，所以在工程实际中，只要能够认真对待，根据具体情况采取有效的措施和行之有效的方法，分析产生泛砂和气泡的内因和外因，综合考虑辨别施治，就可使混凝土表面平整、光洁、色泽一致。

[1]《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010.中国铁道出版社.

[2]侯建立.《墩身混凝土表面“泛砂”的排查及防治措施》科技传播2010-3（下）.

[3]《透水模板布改善混凝土表面质量试验研究》东南大学学报：自然科学版[2008]第1期.

责任编辑：许耀元 张建强

来稿日期：2015-11-13