范鑫
中交第三航务工程局有限公司 上海 200032
摘要:为了解决高速公路T梁预制中经常出现的T梁混凝土气泡和密实性的问题，基于栾卢高速公路第六标段T梁预制施工中的大量实践和验证，系统分析了T梁混凝土气泡的根本原因，发现了主要的影响因素，结果发现，水泥碱含量的变化导致混凝土的流变性能差，进而导致致密的气泡进入T梁混凝土内部无法排出。
关键词:高速公路；T 梁；密实性；碱含量；外加剂；耐久性
1 工程概况
栾川至卢氏的高速公路工程是《河南省高速公路网规划调整方案》（豫政[2016]86号）中13条联络线的重要一条，编号S76。项目起点位于洛阳市栾川县庙子镇英雄村，终点与G59三门峡到淅川高速公路交叉，线路全长约75.31公里。第六合同段共1341片预制梁，其中20mT梁10片、30mT梁268片、40mT梁730片、46mT梁10片、50mT梁36片、预制箱梁287片。由自建混凝土搅拌站提供混凝土。梁是桥梁结构中的主要承重结构，关系到桥梁的结构安全性和使用功能。
2 T梁密实性现状的调查与分析
2. 1现状调查
在过去的五年中，随着环境保护控制越来越严格，诸如砂子和砾石之类的地材的供应越来越紧。高速公路项目大多位于农村和山区，砂石加工行业的水平普遍较低。T梁混凝土的质量控制是高速公路建设中的主要管理难题。栾卢高速公路的业主，监理和施工单位对T梁的施工质量进行了全面调查，发现部分T梁外观不良，气泡较多。未来，随着空化和水蚀，混凝土碳化会加深并剥落，甚至可能存在结构破坏的风险，这会影响桥梁的运行安全。对于结构耐久性，有必要快速找到问题之处，找到这种密实度缺陷的有效方法
2. 2 密实性原因分析
经过初步分析，T梁混凝土致密性问题的原因大致如下：
1）配合比设计不当。砂细度和级配选择不当，碎石级配和砂石混合比不合理，导致混凝土孔隙率高，密实度差和气泡很多。
2）原材料指标问题。某些技术参数（例如水泥，砂和外加剂）未达到或超过标准。
3）施工技术。施工振捣不到位，漏振，过振；模板的表面粗糙且不光滑。
4）混凝土的粘度太大。T型梁混凝土的水结合比通常较低，粘度太大，气泡难以溢出。
5）气候和温度变化。
2.3筛选并确定影响的主要原因
1）检查配合比。
砂率提高了2％，掺合料含量提高了0.06％，大石头，小石头的混合比从7：3变为8：2。在施工过程中，提高了砂的细度，因此提高了砂率，并减少了小石头的数量，从而改善了混凝土的封装性。同时需要增加掺合料的量以确保混凝土的流动性。这些配合比的调整符合GB 50164-2011《混凝土质量控制》的有关规定，因此配合比是合理的。
2）检查主要混凝土材料
使用排除法检查混凝土的主要材料。
（1）外加剂
两批外加剂的性能相同：1）RS-2外加剂的减水率没有变化；2）抗压强度比和空气含量比，均指示了混合物气体性能未改变，数据在GB8076-2008“混凝土外加剂”的指定范围内波动。它可以消除由于混合物的减水性能和引气性能的变化而引起的T型梁气泡和致密性问题的可能性。混凝土中的空气含量不高（测得的空气含量为2.2％），但表面上有很多气泡，气泡的表面张力大，不易破裂。气泡破裂后，混凝土浆液将无法愈合并形成孔。
（2）水泥性能
水泥采用某公司生产的PO 42.5水泥。造成混凝土气泡问题的可能原因有：①碱含量过高；②水泥助磨剂的表面活性过大；③水泥细度太小。这三点将导致混凝土需水量急剧增加，流变性能变差。水泥的碱含量已大大增加（通常，水泥的碱含量为约0.6％），并且比表面积增加，并且细度降低。经过调查，水泥制造商从11月起更改了冬季配方。为了提高冬季水泥的早期强度，水泥制造商通常会降低水泥的细度并增加碱含量。
（3）天然砂技术指标
天然砂技术指标的变化对混凝土性能的影响主要表现在需水量和封装方面。 MB值，压碎值和砂的吸水率的增加是减水剂用量急剧增加的重要因素之一。砂细度和等级的变化也会影响混凝土的流动性能和孔隙率。但是，由于砂细度高和级配差而产生的气泡为物理形式，很容易破裂。气泡破裂后，混凝土浆可以更快地愈合并且不会形成孔洞。
从数据可以看出，水泥中碱含量过高抑制了水化初期钙矾石的生成，过渡性水化产物钾石膏生成量增加，尤其是低C3A含量的水泥浆体中迅速出现大量板状钾石膏晶体，导致其流变性能急剧下降。据此，该项目预制T梁表观气泡陡然剧增、内部不密实的主因是水泥碱含量增高所致。其影响机理为：水泥碱含量的增高，致使水泥浆体的流变性能变差，混凝土在生产、流动、振捣的过程中，裹入的气体受拌和水、水泥颗粒的摩擦，产生表面张力较大的气泡，因水泥浆体的流变性能差，水泥浆体不易排挤出其中裹入的气泡，致使混凝土内部孔洞多、不密实；与模板接触的混凝土表面，内部气泡受振捣后向模板聚集，因水泥浆体的流变性差，受振破裂后，水泥浆体不易愈合，形成密集的孔洞、气泡。另外，进入冬季，气温降低会降低水化进程，并使脱模油的黏度变大，使气泡难以溢出，更易造成气泡在模板聚集。
3 解决方案及实施效果
3.1 制定方案
由于水泥市场的地位以及水泥配方变化的周期长，特别是根据GB 175-2007标准“普通硅酸盐水泥”的水泥性能测试指标，对水泥碱含量指标没有特殊限制。砂是一种基于资源的材料，选择性小。从经济的角度来看，如果需要尽快恢复正常生产，则必须以短，平和快速的方式解决由于水泥的流变性能差而引起的混凝土气泡和致密性差的问题。在尽可能保持现有技术的前提下，从掺加剂和脱模介质中提出了调整计划，主要措施如下：
1）调整外加剂以适应当前材料特性的变化。掺合料用于消泡和夹带空气，以改善T梁混凝土的流变性能。消泡减少了有害气泡的数量，并降低了气泡的表面张力；夹带空气是引入小尺寸无害气泡，以使混凝土更好地流动。
2）优化砂石的级配以降低混凝土的孔隙率。
3）比较不同脱模剂（脱模剂和色拉油）对气泡消除和溢出的影响。
3.2实施状况和效果
气泡相对较多的地方被详细放大。混凝土表面的气泡少，粒径小，易破裂，总体流变性能良好。
将试模模板分别涂刷脱模剂和色拉油进行比较，可以看出，刷脱模剂后基本上没有气泡，只有一点点的马蹄形。刷色拉油时有一些异常和不正常现象。
综上所述，消泡剂和引气剂可以改善混凝土的流变性，减少T梁混凝土的内部气泡。当在低温下使用色拉油时，在混凝土表面上容易形成油泡和水泡，但是使用脱模剂可以大大改善混凝土的外观。实心梁按调整后的平面浇筑，表面光滑致密，基本没有气孔。
4 结束语
通过以上研究得出以下结论：
1）研究和实践表明，高碱含量的水泥会影响混凝土的流变性能，从而导致T梁出现多个气泡和内部不一致。2）通过优化和调整外加剂的性能，可以减少砂石级配不良引起的孔隙率，并可以改善由于水泥流变性能差而引起的表观气泡和内部致密性问题。 3）在冬季使用脱模剂可以防止由于温度下降导致的油增稠而在混凝土中产生明显的气泡和水泡，减少T梁的明显气泡，并延迟有害物质的渗透物质进入T梁。 4）通过对原料的调查选择，配合比的比较，选择和研究以及反复的试验和实践，找到了混凝土气泡的根本原因，并提出了从源头上改善的有效解决方案。提高项目建设质量，提高经济效益，节约社会成本。
参考文献
[1]廉慧珍，师海峡．新常态下混凝土行业发展和工程技术研究的方向[J]．混凝土世界，2016，82( 4) : 36－43．
[2]漆荣剑．钢筋混凝土桥梁试验检测技术的应用[J]．交通世界，2019，496( 10) : 78－79．
[3]金伟良，赵羽习．混凝土结构耐久性[M]．北京: 科学出版社，2002．