盧佳林，藍(lán)國(guó)平，牛子?xùn)|，粟芳春，李良川，邱盛，于志強(qiáng)

（1.廣西中建西部建設(shè)有限公司，廣西 南寧 530009；2.南寧中建西部建設(shè)有限公司，廣西 南寧 530009）

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)木模板在現(xiàn)代混凝土施工過(guò)程中的局限性越來(lái)越大[1]，因此，人們逐漸將注意力轉(zhuǎn)移到新型模板的研究與應(yīng)用上。目前，由于鋁模具有重復(fù)利用率高、施工操作便捷、穩(wěn)固性強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)[2]，在工程中應(yīng)用越來(lái)越普及。但是，由于鋁模密封性較好，產(chǎn)生的氣泡不宜排出，且一旦產(chǎn)生氣泡便容易富集在鋁模與混凝土交界處，導(dǎo)致采用鋁模成型的混凝土氣孔較多，表觀質(zhì)量差[3-4]。因此，本文通過(guò)改變混凝土配制參數(shù)，包括混凝土砂率、黏度、骨料級(jí)配、消泡劑摻量等，研究這些參數(shù)對(duì)鋁膜混凝土表觀氣孔的影響規(guī)律。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

（1）水泥：紅獅P·O42.5水泥，安定性合格，物理力學(xué)性能如表1所示。

表1 水泥的物理力學(xué)性能

（2）粉煤灰：廣西旭能粉煤灰有限責(zé)任公司，Ⅱ級(jí)，細(xì)度（45μm方孔篩篩余）25%，需水量比97%，燒失量2.0%，28 d活性指數(shù)73%。

（3）礦粉：S95級(jí)，燒失量0.3%，流動(dòng)度比98%，28 d活性指數(shù)98%。

（4）集料：機(jī)制砂，連續(xù)級(jí)配，細(xì)度模數(shù)2.6，Ⅱ區(qū)中砂，松散空隙率42%；碎石，5～31.5 mm連續(xù)級(jí)配，針片狀顆粒＜5%，無(wú)有害雜質(zhì)。

（5）減水劑：中建西部建設(shè)新材料科技有限公司產(chǎn)聚羧酸高性能減水劑，減水率＞28%，固含量15%。

（6）脫模劑：中建西部建設(shè)新材料科技有限公司產(chǎn)水性脫模劑，固含量≥22%，pH值7～8，無(wú)腐蝕性。

1.2 試驗(yàn)方法

參照J(rèn)GJ/T 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》設(shè)計(jì)C30、C50混凝土的基準(zhǔn)配合比（見(jiàn)表2），將稱(chēng)量好的各原材料倒入雙臥軸強(qiáng)制式攪拌鍋中攪拌90 s，按照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)試混凝土拌合物的含氣量、坍落度及擴(kuò)展度。然后將混凝土倒入固定好的鋁模模具中振搗，鋁模尺寸為500 mm×200 mm×1200 mm（長(zhǎng)×寬×高），使用前均勻刷涂脫模劑，靜置2～3 h，使鋁模內(nèi)側(cè)表面形成一層隔膜。在溫度（20±5）℃、相對(duì)濕度大于50%的混凝土實(shí)驗(yàn)室自然養(yǎng)護(hù)24 h后脫模，用游標(biāo)卡尺測(cè)量混凝土500mm×1200mm成型面氣孔的孔徑，以成型面氣孔總量和各級(jí)平均直徑氣孔的數(shù)量作為混凝土表觀質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表2 鋁?；炷恋幕鶞?zhǔn)配合比

（1）砂率對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響：采用上述C30混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)，以SL2為基準(zhǔn)配合比（砂率47%），另外2組在基準(zhǔn)配合比上砂率分別加減3個(gè)百分點(diǎn)，其余條件相同，將不同砂率的混凝土分別一次灌入準(zhǔn)備好的鋁模中，并采用快插慢拔方式一次振搗且只在鋁模中間位置振搗20 s，在相同條件下對(duì)比砂率對(duì)鋁?；炷帘碛^質(zhì)量的影響。

（2）黏度對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響：采用上述C50混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整用水量來(lái)改變混凝土黏度。以ND2配合比為基準(zhǔn)配合比，另外2組在基準(zhǔn)配合比基礎(chǔ)上用水量分別加減7 kg/m3，采用快插慢拔方式一次振搗且只在鋁模中間位置振搗50 s，在相同條件下對(duì)比黏度對(duì)鋁?；炷帘碛^質(zhì)量的影響。

（3）粗骨料級(jí)配對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響：采用SL2配合比，改變其碎石級(jí)配，基準(zhǔn)組GJ采用5～31.5 mm連續(xù)級(jí)配碎石，試驗(yàn)組Gd采用人工篩選粒級(jí)為10～31.5 mm的碎石。碎石級(jí)配曲線如圖1所示，基準(zhǔn)組GJ碎石級(jí)配較好，為連續(xù)級(jí)配碎石；試驗(yàn)組Gd碎石級(jí)配較差，超出級(jí)配上限。本次試驗(yàn)采用快插慢拔方式一次振搗且只在鋁模中間位置振搗50s，在相同條件下對(duì)比粗骨料級(jí)配對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響。

（4）細(xì)骨料空隙率對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響：普通Ⅱ區(qū)機(jī)制砂的松散堆積空隙率通常在41%～43%，本試驗(yàn)采用石灰石機(jī)制砂，依據(jù)SL2配合比，改變細(xì)骨料空隙率，基準(zhǔn)組JS2機(jī)制砂空隙率為42%，人工篩選配制2種不同松散空隙率的機(jī)制砂，JS1、JS3機(jī)制砂空隙率分別為40%、44%，3種機(jī)制砂的堆積性能如表3所示。采用快插慢拔方式一次振搗且只在鋁模中間位置振搗50 s，在相同條件下對(duì)比細(xì)骨料空隙率對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響。

表3 3種機(jī)制砂的堆積性能

（5）消泡劑摻量對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響：為了提高混凝土的成型質(zhì)量，減少混凝土表面氣泡的產(chǎn)生，最常見(jiàn)的辦法是在減水劑中加入消泡劑[4]，但消泡劑摻量過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致混凝土的含氣量減小，工作性能下降。消泡劑摻量設(shè)置5個(gè)梯度，分別為減水劑固含量的0、0.005%、0.010%、0.015%、0.020%。鋁模均勻涂刷脫模劑后水平靜置2～3 h，在相同條件下采用SL2配合比制備C30混凝土，采用快插慢拔方式一次振搗且只在鋁模中間位置振搗50 s，在相同條件下對(duì)比消泡劑摻量對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 砂率對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響

砂率對(duì)混凝土性能以及成型面氣孔總量和分布情況的影響如表4所示，不同砂率混凝土的表觀質(zhì)量如圖2所示。

表4 砂率對(duì)混凝土性能及成型面氣孔數(shù)量的影響

由表4及圖2可知，砂率為50%時(shí)混凝土的大氣孔數(shù)量（直徑＞5 mm）較基準(zhǔn)組明顯增多，表觀質(zhì)量整體較差；砂率為44%時(shí)，直徑＞3 mm氣孔總量要少于基準(zhǔn)組，但是直徑＞10 mm的氣孔數(shù)量明顯高于基準(zhǔn)組。綜上所述，砂率為47%時(shí)的氣孔控制最優(yōu)，砂率增大或減小都不同程度地影響了混凝土的表觀質(zhì)量。這是因?yàn)椋奥试龃髸r(shí)，混凝土稠度增大，氣泡上浮逸出阻力增大，在振搗時(shí)間不足的情況下，混凝土內(nèi)部未逸出的氣泡量增加；砂率減?。ú蛔悖r(shí)，混凝土密實(shí)度較差，微小氣泡在骨料堆積的空隙內(nèi)聚集破裂，形成大氣泡，難以排出[5-6]。

2.2 黏度對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響

通過(guò)調(diào)整用水量改變混凝土黏度，黏度對(duì)混凝土性能以及成型面氣孔總量和分布情況的影響如表5所示，不同黏度混凝土的表觀質(zhì)量如圖3所示。

表5 黏度對(duì)混凝土性能及成型面氣孔數(shù)量的影響

由表5及圖3可知，ND1的大氣孔（直徑＞5 mm）數(shù)量與基準(zhǔn)組ND2相比顯著增加，影響混凝土表面質(zhì)量；ND3的表觀質(zhì)量也較基準(zhǔn)組ND2差，出現(xiàn)了少量的大氣孔（直徑＞5 mm）。基準(zhǔn)組ND2的各級(jí)粒徑氣孔數(shù)量控制更優(yōu)，氣孔數(shù)量整體隨水膠比的增加呈先減小后增大的趨勢(shì)。這是由于，在混凝土水膠比較小時(shí)，混凝土黏度大，黏滯阻力增大，氣泡不易排出，導(dǎo)致混凝土表觀氣孔較多；隨著水膠比的增大，混凝土的黏度變小，混凝土中的氣泡得以順利排除，表觀氣孔減少；當(dāng)水膠比過(guò)大時(shí)，硬化混凝土的密實(shí)度變差，導(dǎo)致混凝土表面氣孔數(shù)量增加。

2.3 粗骨料級(jí)配對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響

不同粗骨料級(jí)配混凝土的表觀質(zhì)量如圖4所示，粗骨料級(jí)配對(duì)混凝土成型面氣孔總量和分布情況的影響如表6所示。

表6 粗骨料級(jí)配對(duì)混凝土成型面氣孔數(shù)量的影響

由表6及圖4可知，試驗(yàn)組Gd的大氣孔（直徑＞5mm）數(shù)量與基準(zhǔn)組GJ相比顯著增加，表觀質(zhì)量較差。2組混凝土的1～2 mm氣孔數(shù)量差異不大，但在＞3 mm氣孔數(shù)量方面，基準(zhǔn)組GJ要優(yōu)于試驗(yàn)組Gd。這是因?yàn)樵囼?yàn)組的粗骨料級(jí)配單一，粗骨料之間不能形成良好的填充補(bǔ)位效果，空隙率大，混凝土經(jīng)振搗后，漿體內(nèi)微小氣泡破裂形成大氣泡，在粗骨料堆積的空隙內(nèi)聚集，難以排出，影響了表觀質(zhì)量[7]。

2.4 細(xì)骨料空隙率對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響

不同細(xì)骨料空隙率混凝土的表觀質(zhì)量如圖5所示，細(xì)骨料空隙率對(duì)混凝土成型面氣孔總量和分布情況的影響如表7所示。

由表7及圖5可知，試驗(yàn)組JS3的表觀質(zhì)量表現(xiàn)最差，JS1的表觀質(zhì)量較好。3組混凝土中平均孔徑為1～2 mm的氣孔總量差距不大，但隨著松散堆積空隙率的增大，氣孔孔徑＞2mm的氣孔總量顯著增加。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因與碎石級(jí)配的影響類(lèi)似，機(jī)制砂級(jí)配越差，堆積空隙率越大，則混凝土小氣泡聚集形成大氣泡的空間就越大[8]。

表7 細(xì)骨料空隙率對(duì)混凝土成型面氣孔數(shù)量的影響

2.5 消泡劑摻量對(duì)混凝土表觀質(zhì)量的影響

消泡劑摻量對(duì)混凝土性能以及成型面氣孔總量和分布情況的影響如表8所示，不同消泡劑摻量混凝土的表觀質(zhì)量如圖6所示。

表8 消泡劑摻量對(duì)混凝土性能及成型面氣孔數(shù)量的影響

由表8及圖6可知，隨消泡劑摻量的增加，混凝土的含氣量持續(xù)減小，當(dāng)消泡劑摻量為0.015%時(shí)，混凝土和易性最好，混凝土表觀質(zhì)量整體觀感最好；當(dāng)消泡劑摻量為0.020%時(shí)，混凝土的流動(dòng)性一般、流速較慢；未摻消泡劑時(shí)，混凝土成型面出現(xiàn)了大量的＜1 mm的微小而密集的氣孔。各個(gè)粒級(jí)氣泡總量隨消泡劑的摻量增加呈先減少后增多的趨勢(shì)，消泡劑摻量為0.015%時(shí)，＞3 mm的氣孔沒(méi)有出現(xiàn)，微小而密集的氣孔也大量消失。這是由于，當(dāng)消泡劑摻量不足時(shí)，混凝土含氣量較高，在有限的振搗時(shí)間內(nèi)，混凝土攪拌時(shí)引入的大量微小氣泡不能很好地排出，影響了混凝土表觀質(zhì)量；隨著消泡劑摻量的增加，混凝土含氣量減小，再配合振搗，混凝土表觀質(zhì)量得以提高；但消泡劑摻量過(guò)多時(shí)，混凝土的含氣量不足，影響了混凝土拌合物的流動(dòng)性，振搗時(shí)氣泡排出的阻力增大，從而導(dǎo)致混凝土的表觀質(zhì)量變差[9-10]。

3 結(jié)論

（1）采用鋁模時(shí)，為保證成型的混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的表觀質(zhì)量，制備混凝土?xí)r宜使用連續(xù)級(jí)配骨料，減小空隙率，控制混凝土具有適宜的黏度，同時(shí)消泡劑摻量控制為減水劑固含量的0.010%～0.015%。

（2）在水膠比相同時(shí)，隨砂率增大，混凝土的黏度也逐漸增大，混凝土的氣孔總量呈先減少后增多的趨勢(shì)，控制砂率在47%左右時(shí)能有效提高混凝土的表觀成型質(zhì)量。

（3）隨著消泡劑摻量的增加，混凝土構(gòu)件氣孔總量呈先減少后增多的趨勢(shì)，當(dāng)消泡劑摻量較少時(shí)，混凝土的含氣量較大，出現(xiàn)大量的微小而密集的微小氣孔；當(dāng)消泡劑摻量過(guò)多時(shí)，容易造成混凝土拌合物流動(dòng)性不良，出現(xiàn)表觀缺陷。只有混凝土的含氣量與和易性保持在一個(gè)較為平衡的狀態(tài)時(shí)，才能有效提高混凝土的成型質(zhì)量。