首鋼重機(jī)    侯偉

摘要：混凝土盾構(gòu)管片在生產(chǎn)中易出現(xiàn)較多氣泡，易形成滲漏通道，影響管片的耐久 性，在行標(biāo)規(guī)范中也是被限制和要求的。本文是從混凝土原材料、配合比設(shè)計(jì)、模具、 脫模劑、振搗形式和振搗工藝方法等方面入手，減少管片氣泡的一套參考性方案。

　　1. 氣泡的影響與危害外觀：嚴(yán)重影響了管片的外觀狀態(tài)。 強(qiáng)度：段側(cè)面氣泡的存在，表示混凝土的致密性同樣的差，管片混凝土內(nèi)部留下氣泡越多，強(qiáng)度下降越多，混凝土強(qiáng)度與膠空比成正比關(guān)系：

　　毛細(xì)孔隙率 Pc=W/C – 0.36α

　　       膠空比   x=0.68α/(0.32α+W/C)

　　        其中： W/C—水灰比

　　                   α—水化程度

　　DuffAbrams的混凝土強(qiáng)度水灰比定則指出：“對(duì)于一定材料，強(qiáng)度取決于一個(gè)因素，即水灰比。”由此看來(lái)，水灰比—孔隙率關(guān)系無(wú)疑是最重要的因素。它影響著水泥漿基體和粗骨料間過(guò)渡區(qū)這兩者的孔隙率，水泥石在水化過(guò)程中的孔隙率取決于水灰比，水灰比和混凝土的振搗密實(shí)程度兩者都對(duì)混凝土體積有影響，當(dāng)混凝土混合料能被充分搗實(shí)時(shí)，混凝土的強(qiáng)度隨水灰比的降低而提高。然而，形成水化物需要一個(gè)最小的水量。

　　(W/C)min=0.42α

　　即完成水化(α=1.0)的W/C不應(yīng)低于0.42。顯然在低W/C時(shí)預(yù)期殘留的未水 化水泥能夠在漿體內(nèi)繼續(xù)長(zhǎng)期存在，亦即W/C低于0.42，漿體將自我干燥。為避免這種現(xiàn)象，有效的最低W/C比要高于0.42來(lái)保證充分密實(shí)的混凝土在規(guī)定齡期的強(qiáng)度，保證混凝土的性能。

　　在膠凝材料用量一定后，孔隙率的多少?zèng)Q定了強(qiáng)度的低高，因此若管片結(jié)構(gòu)內(nèi)氣泡多， 管片整體強(qiáng)度將下降。

　　耐久性：氣泡的存在，降低了混凝土的致密性，管片表面氣泡的存在，等于減少了鋼 筋保護(hù)層的有效厚度，降低了混凝土管片的耐腐蝕性能，在地下水豐富的隧道中，管片百 年耐久受到威脅。

　　2. 原材料因素 水泥品質(zhì)：一些水泥廠為提高水泥早強(qiáng)、降低成本，在熟料粉磨時(shí)加入帶有木鈣、二乙二醇、丙二醇等的混雜型助磨劑，這些助磨劑帶有引氣效果，拌制混凝土后引入的氣泡不均勻且偏大。

　　減水劑品質(zhì)：聚羧酸系減水劑在生產(chǎn)中需要先用消泡劑來(lái)消泡，然后摻入引氣劑以引 入微氣泡，優(yōu)質(zhì)的聚羧酸引氣劑在混凝土中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡， 但如果減水劑廠家為節(jié)約成本，使用廉價(jià)低質(zhì)的引氣劑(如松香類(lèi))，則會(huì)在混凝土管片 中形成較大的氣泡，因這種氣泡表面能較低，容易形成聯(lián)通性大氣泡，導(dǎo)致管片氣泡過(guò)多。 或者外加劑中有不合理的增稠組份，會(huì)導(dǎo)致混凝土料過(guò)于粘稠，振搗時(shí)氣泡難以排出。

　　粗集料顆粒形狀：沒(méi)有經(jīng)過(guò)整形的粗集料棱角過(guò)多、針片狀顆粒含量過(guò)多，會(huì)使混凝 土中氣泡難以排出，導(dǎo)致管片內(nèi)滯留氣泡過(guò)多。

　　細(xì)集料顆粒形狀：天然砂資源越來(lái)越少，一些管片工程會(huì)采用人工砂或混合砂替代; 這些砂如果沒(méi)有充分整形，其顆粒形狀較差時(shí)，氣泡難以排出，且管片外弧面收水時(shí)會(huì)造 成較多的砂眼。

　　3. 混凝土配合比因素

　　外加劑摻量：若為了降低水灰比，過(guò)于提高減水劑的摻量，所產(chǎn)生氣泡的狀況也將隨之改 變，如果過(guò)振，將會(huì)使微氣泡聯(lián)通組合成大氣泡。

　　砂率：粗集料過(guò)多，細(xì)集料偏少，如果細(xì)集料及膠凝材料不足以填充粗集料之間的空隙，會(huì)導(dǎo)致管片混凝土不密實(shí)，形成空隙;粗集料偏少，細(xì)集料偏多，會(huì)導(dǎo)致混凝土粘稠， 氣泡難以排出。

　　水灰比：混凝土水灰比過(guò)小，混凝土料粘稠，難以振搗、氣泡難以排出。水灰比過(guò)大，攪拌所 用的水達(dá)到飽和后，多余的水份形成自由水，最后轉(zhuǎn)換成氣泡，混凝土產(chǎn)生的氣泡 增多。

　　攪拌時(shí)間：管片混凝土水灰比較低，用水量較少，如果攪拌時(shí)間過(guò)短會(huì)產(chǎn)生攪拌不勻現(xiàn)象，外加劑多的部分產(chǎn)生氣泡多，外加劑少的部分會(huì)出現(xiàn)坍落度小、難以振搗的現(xiàn)象。

　　坍落度控制：若坍落度過(guò)小時(shí)，模具難以振搗，氣泡也難以排出。

　　4. 生產(chǎn)工藝因素 脫模劑：管片模具一般使用水性脫模劑，仍具有一定粘性，若稀釋比例過(guò)低脫模劑仍會(huì)對(duì)氣泡有吸附作用，但稀釋比例過(guò)高，混凝土?xí)衬＃瑲馀菥鶡o(wú)法順利隨機(jī)械振搗而逐 步上升、排出。

　　振搗情況:過(guò)振的現(xiàn)象表現(xiàn)。國(guó)際及國(guó)內(nèi)混凝土管片模具澆搗多采用先進(jìn)可靠的附著式風(fēng)動(dòng)振搗器方 式模具，但由于工人隊(duì)伍的建立、操作的穩(wěn)定性和技術(shù)熟練程度的差異，對(duì)混凝土管片氣 泡的多少有著根本性的影響。

　　5. 對(duì)管片表面氣泡的防治

　　任何完美的振搗方案，不得不說(shuō)歐式鉸鏈模具的先進(jìn)性、科學(xué)性。另外振搗都需要工人去執(zhí)行，因此要重視對(duì)管片澆筑工人的培訓(xùn)，提高其業(yè)務(wù)能力，必要時(shí)可將管片表 面氣泡數(shù)量劃分等級(jí)后納入考核中。

　　動(dòng)中間振動(dòng)器，振搗時(shí)間80-120s搗啟動(dòng)全部3個(gè)振動(dòng)器，振搗時(shí)間80-120s3個(gè)振動(dòng)器，振搗時(shí) 間 80-120s;此時(shí)模具料滿，根據(jù)混凝土實(shí)際狀態(tài)選擇全振或半振對(duì)混凝土進(jìn)行密實(shí)和排氣振搗，一般振搗時(shí)間為60-180S米、寬度1.5米 盾構(gòu)管片。

　　6. 模具保養(yǎng)：管片模具有磨損后和生銹后不利于氣泡排出，因此需要習(xí)慣性徹底清模， 減少氣泡吸附，以利氣泡排出。對(duì)已生銹模具，我建議首先使用鋼絲球清理浮銹，如生銹或磨損較為嚴(yán)重可考慮使用240#砂紙高頻平磨機(jī)或手工打磨的方式對(duì)模具局部精細(xì)打磨。

　　7. 結(jié)論

　　通過(guò)分析管片氣泡產(chǎn)生成因并采取以上措施后，可以大幅度減少管片氣泡。實(shí)踐證 明以上措施值得借鑒的，尤其在振搗工藝上，混凝土的穩(wěn)定性終究是變值的，但附著式 鉸鏈模具對(duì)混凝土狀態(tài)的適應(yīng)性極強(qiáng)?？梢钥闯稣駬v棒和振動(dòng)臺(tái)在這方面遜色的多。