1.引言
現階段建設的各類工業與民用建筑，均存在大量現澆混凝土構件，其中有部分截面為異形的構件，在澆筑完脫模后表面往往存在有較多氣孔現象發生，嚴重的甚至影響觀感質量，投入使用后在雨水作用下易形成污漬累聚，造成混凝土面腐蝕或其它不良影響。
特別是在橋梁工程施工中，如現澆預制梁、現澆防撞墻等構件尤為明顯。在施工澆筑完成脫模后，其翼板變截面位置處，混凝土表面極易出現較多氣孔。
本文試將以橋梁工程中常見的現澆預制梁、防撞墻為例，從氣泡成因、施工工藝解決方法上展開討論。對現階段普遍存在的截面為異形的現澆混凝土構件，就如何在施工中避免脫模后出現大量氣孔，影響觀感質量進行經驗分析，從事前預控角度提供一定的參考借鑒。
2.混凝土本身的特性
一般工程中應用的混凝土由：水泥、水、砂子、碎（卵）石、外加劑、摻和料等組成。混凝土內部基本構成為：粗骨料形成的空隙由細骨料填充，細骨料形成的間隙由水泥漿填充。在粗細骨料級配良好的情況下，通過機械攪拌使各類材料充分均勻拌合，澆筑時采用強力振搗，經后期養護達到設計強度后，使混凝土形成密實的人造石，與構件預埋鋼筋骨架等形成共同受力結構，一起承載各類型荷載，達到使用功能。
混凝土在拌和中加入的水，經與水泥及其它添加料產生復雜的物理化學反應后，基本分為兩部分：一部分水參與水泥和添加劑的化學反應，形成結合水；另一部分形成游離水，后期養護期間，在溫度和外界影響下，將以氣體的形式蒸發掉。由此可見，在混凝土內部，必將會有部分水因各種原因，不能充分參與到和水泥等材料的化學反中形成結合水，余下的水必將以游離水的形式，蒸發后在混凝土內部留下氣孔（氣泡）。
從混凝土的組成材料上理解，其內部產生或大或小氣孔（氣泡），是混凝土類人造石建材先天所具有的本性，通常情況下不影響其承載力使用功能。因此，混凝土是典型的多孔性材料，其表面布滿毛細孔，具有很強的吸濕性和滲透性。要想在混凝土生產中完全消滅其內部游離水形成的氣孔（氣泡），本身既不可能也不經濟。
一般工程中混凝土拆模后，其表面具有或多或少的氣孔（氣泡）是其內部屬性的表現，屬正常范疇。但如拆模后氣孔（氣泡）大小不一，又過多地在一定部位集中出現，影響了觀感質量，則應從施工生產原材料及工藝操作上尋找原因，此為本文所關注討論的重點。
3.出現氣泡成因分析
現澆混凝土異形構件變截面的表面氣孔產生原因較復雜，一般有以下成因：
3.1原材料使用
3.1.1水
水泥在實際應用時，為了獲得適宜的施工性，即一定的塑性和流動性，拌和的用水量要遠大于其理論需水量，通常為理論需水量的1.5-3倍，水灰比越大（水量/水泥量），則用水量越多，而多余的水份將從混凝土中逸出，會在混凝土中留下孔隙，拌和的水越多，形成的毛細孔就越多。
3.1.2 水泥
水泥在生產過程中一般添加有助磨劑，通常有助于氣泡的產生，如堿含量過高，細度太細，則含氣量也會增加。
3.1.3粗細骨料
粗細骨料對氣孔（氣泡）的產生具有一定影響。根據“粒料級配密實”原理，在施工過程中，材料級配不合理，粗骨料偏多、大小不當，碎石中針片狀顆粒含量過多，以及生產過程中實際使用砂率比試驗室提供的砂率偏小，造成細粒料不足以填充粗粒料空隙，導致粒料不密實，會形成自由空隙較多，也為氣孔（氣泡）的產生提供了條件。根據實際經驗數理統計，砂的粒徑范圍在0.3-0.6mm時，混凝土含氣量最大，而小于0.3mm或大于0.6mm時，混凝土含氣量會顯著下降。
3.1.4外加劑
外加劑類型和摻量對氣泡形成具有較大影響。如混凝土中產生的大氣泡特別多，可能與減水劑中較差的引氣組成材料有關。一般減水劑（特別是聚羧酸類減水劑和木質素磺酸鹽類減水劑）或泵送劑中，可能會摻入一定量起引氣作用的增氣劑。減水劑用量增加，氣孔（氣泡）也會增加；另外，當加入的外加劑為松香類引氣劑時，所產生的氣孔（氣泡）也比其它類型的外加劑要稍多。
3.2施工原因
攪拌時長對混凝土內部產生氣孔（氣泡）會有不同影響，如攪拌不勻或時間過短，外加劑匯聚較多的部位所產生的氣孔（氣泡）就會多。但過分攪拌時間過長，又會使混凝土內部形成氣孔（氣泡）越來越多產生負面影響。
脫模劑使用不當會影響氣泡（氣孔）的產生。由于有些施工單位延用了老的脫模劑，常用的是機械修理廠回收的廢機油，這種油往往對氣泡（氣孔）具有極強的吸附性，混凝土內存在的氣泡（氣孔）與之一接觸，便會吸附在模板上，并成型于混凝土結構表面。還有一種脫模劑，即水性脫模劑，對混凝土產生的氣泡（氣孔）亦具吸附作用，使混凝土內的氣泡（氣孔）無法隨機械振搗而隨模板的接觸面逐步上升，排出氣泡（氣孔）。故脫模劑應慎重選擇。
振搗情況也會影響氣孔（氣泡）的生成。由于施工中振搗的環境復雜，振搗工的操作對混凝土表面出現氣孔（氣泡）的多少有著根本影響。作為混凝土結構，振搗越好其內部結構就會越密實。從分層振搗的高度和振搗時間兩方面分析，分層的高度即每次下料高度越高，則混凝土內部的氣孔（氣泡）就越不容易往上排出。但振搗的時間過長（超振）或過短（欠振），以及未振搗到位的部位（漏振），混凝土的表面氣孔（氣泡）缺陷也會越多。“超振”會使混凝土內部的微小氣孔（氣泡）在機械強作用下出現破滅重組，由小變大。“欠振”和“漏振”都會使混凝土出現不密實，從而導致其產生自然空洞或空氣型的不規則大小氣孔（氣泡）。
4.異型構件變截面處的特殊性
不同于截面規整的垂直、水平構件，異型構件變截面表面位置在脫模后易出現氣孔。如現澆預制工形梁下部變截面的翼板表面，以及橋梁上部防撞墻等，其截面通常為下大上小，此部位模板安裝時通常為斜置且密封，氣泡出現后因浮力原理垂直向上運動至斜置模板處，受模板摩擦力、混凝土水平阻力影響，氣泡（氣孔）有可能處于力學平衡即相對靜止狀態。如振搗方法不對，則可能無法破壞此種平衡，處于上述情況下的氣泡，在拆模后極易出現氣孔。如下圖：
預制梁標準斷面
常規澆筑脫模后翼板表面形成的氣孔
4.1避免出現過多氣孔（氣泡）影響混凝土觀感的解決措施
下面以現澆預制梁氣孔出現成因特點為例，提出以下解決方案供參考。
4.1.1原材料控制
鑒于現在很多工程均使用訂購商品混凝土，施工單位在選擇供應產家時，一定要選擇實力強，生產質量穩定，最好具有全套水泥、砂石骨料自生產來源穩定的商品混凝土供應商，向其詳細提出所需混凝土的技術指標要求，從原材料上把好質量關，對避免產生大量表面氣泡有重要影響。
水泥要優先選用低堿、不摻或少摻助磨劑、適應性強、有一定品牌、規模較大、質量穩定且試配中產生氣孔（氣泡）較少的水泥品種，有利于減少氣孔（氣泡）產生。
粗骨料級配要良好，細骨料要采用天然河砂（中砂）。嚴禁使用人工機制砂，否則粉塵含量過大，亦對減少氣泡產生起加強作用。
選用減水劑或其它外摻料時，應盡量避免或取消添加劑中的引氣組份。進行各類型減水劑復配選型時（如起減少用水量的減水劑、加快強度增長的早強劑等），不宜采用已發酵或長時間存放的原材料，如紙廠或糖廠的廢液等（通常有較明顯的異味或臭味）。
4.1.2施工操作措施
正確的混凝土施工振搗，對脫模后氣孔的產生具有關鍵影響作用。特別是現澆預制梁下部的翼板結構，防撞墻下部的大腳部位等。現有的施工模板一般為預制定型鋼模，翼板上表面位置的模板均處于密閉狀態，在混凝土振搗時，如分層厚度過厚，一次裝料在變截面以上的，則排除底部振搗時產生氣泡較困難。
經現場實踐操作反復證明，在施工開始時只要對作業工人做好質量技術培訓交底，選用優秀的振搗技術工，振搗時采取嚴格的分層澆筑，只要不“過振”或“漏振”，不過份強調澆筑進度，進行精細化的操作，就能有效避免氣泡（氣孔）的產生。
在分層振搗時，分層的高度一定要選擇在變截面處，完成底層第一次混凝土充分振搗后，澆筑第二層時振搗棒不得再插入下層，讓已密實的混凝土再次產生強力擾動。否則將造成下層產生的氣泡或游離水，不能從上一澆筑層界面順利排出，使脫模后的表面產生大量氣孔。以下為現澆預制工形梁下部變截面翼板處振搗工藝圖：
第一次振搗
第二次振搗
第三次振搗
4.2實施效果
實際操作時，對現澆預制梁及防撞墻分別進行了試操作樣板評估。在采用同一批商品混凝土情況下，施工振搗作業分為兩組。一組按常規操作，即也分層但未嚴格按4.3.3所述操作要領進行布料振搗，脫模后仍然存在或多或少的氣孔；另一組嚴格按本文所述操作要領進行進行精細化振搗，雖然在澆筑進度上與第一班組相比，效率上有所降低，但脫模后未存在明顯氣孔現象，基本達到觀感質量良好目標。情況如下圖所示：
現澆預制梁翼板變截面嚴格進行分層精細化操作脫模后效果
防撞墻常規澆筑脫模后產生氣孔
防撞墻振搗嚴格進行分層精細化操作脫模后效果
5.綜述評估
綜上所述證明，現澆混凝土異形構件，為避免在澆筑完成脫模后表面產生較多氣孔，應在以下兩方面把好質量關：
1、重要影響因素：施工原材料及和易性等指標。
2、關鍵影響因素：現場混凝土施工振搗作業。
如做好以上兩點預控，作為施工單位，需要管理層重視，施工前做好作業人員質量技術交底培訓和施工過程管控，發揚“工匠精神”，嚴格進行分段分層、“精細化”施工操作，克服“唯進度效率論”及質量麻痹思想，避免在混凝土異形截面構件澆筑脫模后，表面出現氣孔過多，影響觀感質量的情況發生。
作者介紹：
馬林，晨越建管集團工程部項目經理、總監理工程師， 西南交通大學建筑工程專業畢業，一級建造師（水利水電工程）、國家注冊監理工程師（市政、公路工程）、高級職稱。長期從事各類工業與民用建筑施工技術及管理工作，先后擔任過主辦工長、技術負責人、項目經理、總監理工程師等職務。