摘要：济青高速扩建过程混凝土出现了气泡、水花纹、蜂窝麻面的缺陷问题，通过分析原材料、生产配比以及施工所使用的技术等原因，并借助透水模板布来对混凝土表面进行处理，并详细介绍了透水模板布的作用，施工方法等等。
关键词：桥涵墙身；自密实混凝土；外观质量
Abstract：in the process of the high-speed expansion of jiqing，the concrete appeared the defects of bubble，water pattern，honeycomb surface，through the analysis of raw materials，production ratio，construction technology and other aspects of the reasons，and with the help of permeable formwork cloth to deal with the concrete surface，and introduced in detail the role of permeable formwork cloth，construction method and so on.
Key words：bridge culvert wall body；Self-compacting concrete；Appearance quality
近年来，随着我国经济的稳步提升，国家大力倡导基建的推进，尤其是交通以及基础设施。随着交通基建的深入进行，不断提高交通的立体式、网络化。济青高速公路作为山东省 “两纵两横”四大运输通道之一，贯穿整个山东半岛，实现了山东和河北以及河南的链接。它是国高网青银高速公路的起点部分为山东省内区域间和省际间的沟通联系走廊，成为了山东在经济发展过程中主要依靠的公路，是实现蓝色经济区域实现一体化发展的主要通道。该公路的是于1991年3月开始建设，终于1993年11月。
图1.1 济青高速示意图
为了提高济青线的运输能力，山东省交通局提出了济青高速改扩建的计划，旨在提高济青高速公路通行能力，增加山东半岛的联系，强化运输体系；基础建设可以进一步提高服务水平，便捷交通等具有重要的意义。对促进区域旅游事业的发展和旅游资源的开发具有积极的作用；能够促进山东半岛经济区域的发展和省会城市圈产业的联系，推动经济带内部优势互补、错位发展，协作联动，增强整体竞争力，具有积极的意义。图1是济青高速的示意图，本项目的实施将全面提升道路的服务能力，对沿线地区乃至山东省中、东部地区的经济发展产生更大的影响。
济青高速拓宽工程在桥梁加固施工过程中，混凝土结构物表面出现瑕疵，主要表现为混凝土表面气泡、蜂窝、水化纹等，影响了混凝土结构物的观瞻。为了达到耐久美观的目的，对混凝土的原材料、混凝土状态、混凝土运输、混凝土的浇筑等进行了过程控制，取得了一定的效果。这其中采用了自密实混凝土的优点，能够很好地降低瑕疵的出现，特别是气泡等[1-7]，
一、旧桥加固中出现的混凝土外观瑕疵
济青高速改扩建桥涵墙身加固所用的混凝土施工浇筑，但是在对墙身进行拆模以后发现，混凝土外观呈现出的是一种参差不齐的外观质量，这其中主要瑕疵表现为：气泡、水花纹、蜂窝麻面。综合各种不同混凝土中的研究过程可以发现，这些瑕疵主要是在生产过程中很多生产因素引起的[8-13]。
（a） （b）
（c）
图1.2气泡（a）水花纹（b）蜂窝麻面（c）
二、原因分析
（一）、气泡产生的原因
混凝土结构表面产生的气泡主要产生于利用混凝土进行浇筑的时候，因内部气泡经振捣或挤压而转移到混凝土结构物的表面形成的[13-21]。其中气泡产生的原因主要包括以下几个原因：
1、混凝土原材料的原因
①水泥：
水泥的生产加工中，为降低能耗，掺入一定量的助磨剂。而不同助磨剂的质量是存在很大差别的，而且助磨剂的主要成分是表面活性剂，这样使得在对混凝土进行搅拌的过程中由于接触到表面活性剂，所以在水以及搅拌的作用下就会产生气泡。而且水泥的含气量也会随着水泥碱度的增加和细度的降低而不断增加。
②掺合料——粉煤灰：
受环保的影响，粉煤灰生产厂家为了脱硫、脱硝，使用氨水。造成部分多余的氨滞留于粉煤灰中。在混凝土的生产拌合过程中，与水结合成氨水，不稳定，分解成氨气。从而在混凝土形成的过程中会有大量的气泡产生。
③骨料：
生产混凝土的粗、细骨料间的堆积空隙会在混凝土的生产过程中形成大量的气泡。在混凝土的生产过程中，粗、细骨料往往达不到标准要求的理想级配状态。粗骨料中的粗颗粒偏多、粒形不好，棱角明显；细骨料细度模数偏大，颗粒偏粗、级配不良，造成骨料间无法达到完全的密实状态。在混凝土的搅拌过程中，骨料的堆积所形成的空气间隙，就形成了气泡。这些气泡多为大气泡，直径约在2.0mm—1.5mm。
④聚羧酸减水剂：
在生产聚羧酸减水剂的过程中，为了能够保证减水剂的质量，往往在进行生产的过程中会将一些能够降低表面活性张力的成分保留，而这种成分能够起到良好的引气性。所以对于聚羧酸减水剂来说，它主要作用就是引气，这也使得在对混凝土进行搅拌的过程中会将少量的微气泡进行引入。这些微气泡的引入对改善混凝土拌合物的和易性、增大拌合物的流动性，增加混凝土拌合物的保坍性，有着极其重要的作用；对提高硬化混凝土的抗冻性、增加硬化混凝土的抗渗性有着重要的意义。
当混凝土入摸后，这些小气泡部分会消失，部分会因振捣而聚集成大气泡。而使用聚羧酸减水剂引入的气泡是比较明显的，常常会伴有“啪啪”的消泡声。这种情形在掺量高或混凝土坍落度较大时更加明显。当使用制备聚羧酸减水剂的原料质量不达标的时候，用它生产出的减水剂拌制的混凝土中会有更多的气泡。
2、混凝土生产配合比
混凝土生产配合比会因砂石含水测不准，导致水胶比较大；粗骨料级配不理想，石粉含量较大，导致混凝土生产用水量较多。未参与水化的自由水含量较大。这些自由水在混凝土中会聚集成水泡。当水泡在正常情况下蒸发以后就会在表面形成大量的气泡，通过研究发现，气泡的产生是受到水胶比影响的，水胶比越大产生的气泡就会越多。
3、混凝土生产搅拌的原因
在对混凝土进行搅拌的时候，必定对将一些气体带入该过程中来，所以会产生一定的气泡。混凝土随着搅拌机搅拌叶的翻动会不断地从空气中带入大量的气体，从而产生大量的气泡，对于该气泡来说它们会随着搅拌而不断变小而同时又会有新的气泡形成，此消彼长，最终随着搅拌时间的延长，混凝土趋于一个稳定的状态。
值得注意的是，混凝土的搅拌时间不能过短或过长。特别是对掺了引气型的聚羧酸减水剂混凝土，搅拌时间不宜多于5min，不宜少于3min。搅拌时间过短，混凝土拌合物会搅拌不均匀；过长，会使引入的气泡变大。
4、模板原因
钢模板封闭太严，未设置排气孔，混凝土下料时，产生的气囊会在混凝土中形成气泡。目前，大型工程中施工用的多为无缝钢模板。这种钢模板对气体和周边自由水的排出有阻碍的作用，使自由水的排出比较困难。因此，使用无缝钢模板的混凝土结构物的气泡也会相对增多。这种情况在倾斜重力式结构物的施工中相当普遍。由于钢模板没有设置排气孔，倾斜面的混凝土表面往往会聚集大量的气泡，这些气泡有时单靠振捣是无法排出的。
5、脱模剂的原因
劣质的脱模剂对气泡有很强的吸附性。特别是当外界气温降低时，劣质脱模剂的粘稠度会随着气温的降低而变大，对气泡的粘附性增强，导致混凝土中的气泡不易排出，从而在混凝土的表面留下孔洞。
6、施工上的原因
混凝土施工浇筑的厚度、混凝土的布料顺序、布料的速度、插捣人员的技术水平、混凝土拌合物的布料方式、混凝土施工时的天气因素等等都是造成混凝土结构物表面出现气泡的原因。
7、养护上的原因
冬期施工的混凝土多采取蒸汽养护措施。混凝土内部总是避免不了或多或少地存在一定量的气泡。这些气泡在蒸汽养护的措施下，受热体积增大，移动。其中移向模板的气泡在混凝土凝固前若排除不畅，必然在模板上附着，凝固后多形成气泡。不过，这类气泡多是大气泡。
（二）、水花纹
自密实混凝土加固的涵洞墙水化纹一般位于下部。原因如下：
①混凝土拌合物的保水性因原材料质量的变化而变差，如细集料中0.16mm以下的颗粒过少，容易导致混凝土常压泌水增大；粗骨料最大粒径不满足要求，颗粒级配差，水泥浆流出。
②混凝土浇筑时落距过大，加上墙上植筋的影响。混凝土入模时的状态虽然很好，但是由于入模后，钢筋的阻隔，混凝土状态发生变化，骨料因钢筋的阻碍而发生飞溅，浆体先下，骨料再落在浆体上，发生离析，形成水花纹。这种水花纹多为山水画形的。
③在混凝土浇筑过程中，每层的混凝土下料太厚，混凝土保水性不好时，泛水翻浆没有结束又浇筑上新的混凝土，使混凝土内部孔隙水压增大产生水花痕迹，多为水波浪形状。
④施工下料速度过快，水无法外出，长时间积聚形成水膜。到了一定程度上浮，形成水花纹。
⑤模板上有水渍或明水，使混凝土表面产生饱和水，造成混凝土局部泌水，形成水花纹。
概括起来讲，就是①混凝土坍落度过大②混凝土粗、细骨料级配不合理③保水性差；④混凝土入模后由于落距过大，混凝土结构物中的钢筋阻碍作用等导致混凝土拌合物离析，浆体上浮。后面浇筑的混凝土盖在上面，浆体上浮不动时停止。当混凝土硬化后，便在该位置的混凝土表面形成水化纹。加固的自密实混凝土墙中、下部。上部因落差较小而不明显。
（三）、蜂窝产生的原因
①混凝土配合比设计与现场材料不匹配。配合比设计时的原材料与现在的原材料发生了质量变化，混凝土中胶凝材料用量、砂率、碎石级配、水胶比及外加剂性能不合适，胶凝材料于外加剂的适应性不好均可能造成混凝土和易性不好，混凝土离析泌水等。
②模板质量不好，清洁程度不好，拼缝不严密，使用质量不好的脱模剂造成混凝土出现蜂窝麻面。
③混凝土分层厚度偏大：下料不当或下料过高，未设置串筒，使石子过度集中，造成石子砂浆分离；钢筋较密，振捣棒下不去，导致振捣不密实或者振捣时间不足。
④在钢筋较密的部位或预留孔洞和埋件处，混凝土流动不畅，未振捣或振捣不够就继续浇筑上层混凝土。
三、混凝土表观质量的处理——透水模板布的应用
基于混凝土表观出现的种种瑕疵和响应业主的提出的品质工程要求，济青高速改扩建的试验人员就混凝土的表观瑕疵问题提出了种种解决方案，诸如降低混凝土的流动性、增加辅助振捣，贴反光膜等等，但效果都不理想。最后，在考虑经济和使用的效果上，决定使用透水模板布。
混凝土透水模板布是一种新型的建筑材料，现在已经广泛的应用到了建筑工程当中。之所以其能够得到广泛的应用，其主要的原因就是其能够解决混凝土质量的通病，如：气泡、砂线以及砂斑等等，从而提高混凝土的致密性，保证混凝土的质量；同时该材料的使用还能够进一步的将混凝土的性能进行改善，使得混凝土能够在高温、低温的环境中保证良好的质量。该材料主要应用在海工、交通以及小利混凝土等结构上，比如：码头、沉箱以及滑道等；隧道、道路等；堤坝以及溢流堰和核电站、铁路等。
1、透水模板布的工作原理
混凝土透水模板布主要分为三层，分别是表层、中间层和粘附层。当混泥土压力以及模板布以及振捣棒的作用下，混凝土中存有的水分就会逐渐的从内部向外部迁移，并通过模板布的中间层实现水的排出，该模板布可以实现的功能有：
① 可以减少构建表面的含水量以及气泡，提高混凝土的致密性；
② 降低水泥混凝土的水胶比；
③ 可以在构建的表面形成一层致密大的硬化层，不但可以大大提高混凝土的硬度，同时还可以加大它的抗裂强度以及抗冻性，降低混凝土的渗透性和氯化物的扩散系数。
④ 保证构件具有良好的耐久性，降低了内外部之间物质的交换能力。
⑤ 该材料具有相对均匀的孔隙，这使得水分在外排的过程中能够保持均匀不聚集，这样就会使得砂板以及砂线等问题大大减少。
⑥ 其良好的保水作用，可以为混凝土的养护提供便利，保证混凝土不会有较多缝隙产生。
2、透水模板布的使用方法
图3.1 透水模板布
裁剪：按照相关的计算值来对该模板布进行裁剪，但是在模板周围需要预留5厘米左右的模板布。
喷胶：在模板表面及四周喷一薄层胶水。
铺设：将其均匀的铺设到模板上，将光面和毛状面分别对其混凝土和模板，然后从中心位置开始逐渐的向两边慢推，在该过程中需要注意的是必须将模板步紧贴着模板铺平。并在模板每边必须预留5cm，用以排水。
加固：将该模板布拉紧，并牢牢贴在模板周边。
拼接：如需拼接，应在拼接处喷足够的胶水，小心地沿着连接处往下压，以保证模板布边缘能整洁地相接，与模板粘合好。
3、透水模板布的使用注意事项：
①模板尽量尽量采用钢模板，这样它的刚度高，不易变形，可使表面平整。
②在对模板布进行粘贴的过程中，一定要保证模板水平放置，且表面一定要清理干净，先将其裁剪成所需要的大小，然后将胶水均匀的喷在模板上，最后对模板布进行粘贴。
③将不同模板布之间的缝隙尽可能的减小，尤其是需要处理好具有弧线的位置，不要有褶皱的现象存在。否则这样会影响其外观效果，并在接缝处用透明胶带将接缝粘结平整。
④在粘贴时让底部和四周各露出模板5cm，这样正是它发挥排水效果的关键所在。
⑤在粘贴好模板布后的模板不需要再涂刷任何脱模剂，在未立模板前用塑料布盖好，应保持其表面的清洁程度。
⑥在施工时，尽量选用有经验的振捣工进行振捣，振捣棒尽量不要碰上模板，这样会碰坏模板布。降低其使用的次数和效果。
⑦在施工结束后，拆除模板要及时的养护，保证结构物的温度和湿度。
图3.2 透水模板布的施工工艺
3、透水模板布在加固涵洞墙中的应用
①涵洞墙身凿毛
为确保凿毛的深度的均匀性和工作效率，对要加固的墙体统一用机械凿毛。边角处无法用机械凿毛的则用人工凿毛。
图3.3 机械凿毛
②墙身钻孔与清孔
依据图纸设计的间距，在墙身上打上墨线，确保植筋间距均匀一致。钻孔的深度较设计深度深5mm.钻孔时在钻头上作上标记，以保证钻孔深度统一，满足设计要求。
图3.4 钻孔与清孔
清孔：用毛刷和气泵采取边刷边吹的方式进行清孔，以确保清孔效果。
③植筋
用胶枪将植筋胶注入植筋孔内，注胶深度约为钻孔深度的三分之二。然后将钢筋缓慢旋转进植筋孔内，确保植筋与植筋胶充分接触，没有气泡。同时，也使胶体形成螺旋胶形状，增大了与钢筋植筋的阻力。
图3.5 植筋胶和喷洒界面剂
在墙上拉线，将做完拉拔试验的钢筋进行弯钩，以控制钢筋保护层的厚度。同时对墙身喷洒界面剂，确保新老混凝土的粘结力。
④安装模板
采用高强钢模板并将模板拼接在一起。将模板打磨除锈。在模板上均匀喷洒粘结胶，并将模板布从一端开始黏贴，利用模板布的多孔性和透水性消除混凝土的外观质量缺陷——气泡、水花纹。
图3.6 模板安装
将贴好模板布的模板进行安装并加固牢固，以免施工过程中，由于混凝土的侧压力的作用，导致模板上浮或跑模，影响施工。
图3.6 模板加固
⑤混凝土浇筑
在混凝土搅拌站将混凝土按照批复的混凝土配合比生产搅拌出来，并测定初始混凝土的状态指标，以满足施工和易性。
图3.7 初始混凝土状态测定
用罐车将混凝土运至施工现场，运距40min中车程。测定混凝土入模指标，以满足现场施工和易性。
图3.8 到现场时混凝土状态（运距40分钟）
将混凝土浇筑在加固好的模板内，同时辅助以在模板外侧轻轻敲打模板，以确保混凝土的密实性。注意浇筑时要注意模板是否加固牢固，避免跑模、涨模、浮模。
⑥混凝土拆模、养生
当混凝土强度达到拆模要求时，进行混凝土拆模。拆模后的混凝土要予以养护。由于墙身垂直的原因，常用的土工布洒水养护不再适用。由于涵洞墙内穿堂风的作用，土工布不能与墙身贴紧，另外刮风也容易将土工布吹开，因此建议用养护剂进行养护，以确保养生效果。
拆模后的混凝土外观质量
由于透水模板布的使用，有效地避免了混凝土表面的质量瑕疵。在墙身的使用上我们取得了良好的效果，同时，在桥墩的加固中我们也取得了较好的效果。
4、透水模板布在桥墩加固的应用
四、参考文献：
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作者简介：徐恒谦（出生：1972年8月），性别：男，籍贯：山东临沂，学历：本科，职称：工程师）
论文作者:徐恒谦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/14
标签：混凝土论文; 气泡论文; 模板论文; 透水论文; 骨料论文; 密实论文; 过程中论文; 《基层建设》2019年第8期论文;