混凝土表面气泡的产生机理、危害及防控技术措施
混凝土表面气泡的产生机理、危害及防控技术措施
混凝土表面气泡的形成与残留，不仅直接影响工程外观质量，更折射出施工过程未达到规范标准的核心问题，其防控是工程技术人员与监理工作者面临的重点难点课题，需引起行业内的高度重视。
混凝土作为多相非匀质建筑材料，宏观上由粗骨料镶嵌于砂浆基体构成，微观上水泥浆体包含固相、液相及孔隙体系。即使不掺引气剂或引气型外加剂，混凝土内部也会天然存在部分气体。在泵送混凝土施工中，为保障可泵性与耐久性，通常需掺加适量引气剂（可改善新拌混凝土和易性及硬化混凝土耐久性），但引气量过大（有害气泡超标）会直接影响混凝土强度。气泡的尺寸分布、数量密度及空间分布特征，均对混凝土和易性、强度及耐久性产生显著影响。
一、混凝土气泡的分类标准
混凝土内部气泡按粒径可划分为四级：
1. 有害气泡：粒径＞100nm（大害泡）、100~50nm（中害泡）；
2. 低害/无害气泡：50~20nm；
3. 有益气泡：＜20nm。
需明确的是，当混凝土含气量适宜，且微小气泡呈均匀密闭独立分布时，在施工过程中具备良好稳定性。从结构理论来看，此类微小气泡属于毛细孔范畴，不仅不会降低混凝土强度，反而能显著提升其耐久性。通过试块破型观察可验证气泡分布合理性：
1. 气泡间距宜大于5倍气泡直径；
2. 大气泡应避免过量聚集；
3. 气泡不宜呈线性连通分布，且单一直线上大气泡数量需严格控制。
二、气泡对混凝土结构的危害
当混凝土含气量超过4%且大气泡超标时，将产生多重危害：
1. 降低结构强度：大气泡会减少混凝土有效断面体积，导致内部密实度不足。根据《混凝土应用技术规范》，含气量每增加1%，28d抗压强度下降约5%；引气型混凝土含气量每增加1%，抗压强度降低4%~6%。低强度混凝土中，3%~6%的含气量对强度影响较小，但若含气量超过6%，强度将受到显著影响。
2. 削弱耐腐蚀性能：表面大量气泡会减小钢筋保护层有效厚度，加速混凝土碳化进程，降低其抗腐蚀能力，影响结构长期服役寿命。
3. 影响外观质量：大气泡会导致混凝土表面出现蜂窝、麻面等缺陷，严重影响工程观感。
三、气泡产生的核心原因
混凝土气泡的形成是原材料特性与施工工艺共同作用的结果，具体可归纳为两大维度：
（一）原材料因素
1. 水泥品种影响：
水泥生产中使用的助磨剂（含表面活性剂）质量差异、碱含量过高、细度偏细等，均会导致气泡增多；低标号混凝土水泥用量较少时，水化反应耗水量低，薄膜结合水与自由水含量偏高，水分蒸发后易形成气泡，这也是高水灰比混凝土气泡多发的主要原因。建议优先选用低碱、无助磨剂、适应性强、质量稳定且试配气泡量少的品牌水泥。
2. 外加剂适配性：
减水剂（尤其是聚羧酸类、木质素磺酸盐类）或泵送剂中的引气成分过量，会导致大气泡激增；松香类引气剂产生的气泡量相对较多。建议要求外加剂厂家去除引气组份，复配时避免使用发酵或长期存放的原材料（如纸厂、糖厂废液）。
3. 骨料级配不合理：
粗骨料偏多、粒径不当、针片状颗粒含量超标，或实际砂率低于试验室配比，会导致细粒料无法填充粗粒料空隙，形成自由空隙，为气泡提供生成空间；砂粒径在0.3~0.6mm时混凝土含气量最大，超出该范围则含气量显著下降。
4. 配合比参数失衡：
水灰比过大、用水量过多时，未参与水化的自由水易聚集形成水泡，水分蒸发后残留为气泡；细砂比例在35%~60%范围内时，含量越高混凝土拌合物抗分离性越差，振捣时易分层导致上部气泡集中；坍落度小于120mm时易出现骨料离析、振捣不实，大于220mm时则排气困难、分层明显。
5. 搅拌过程进气：
搅拌过程中搅拌叶翻动会带入大量空气，形成以大气泡为主的气泡群。搅拌时间过短（＜3min）会导致拌合物不均匀，过长（＞5min）则会引入更多大气泡，尤其对于掺引气型聚羧酸减水剂的混凝土，搅拌时间应严格控制在3~5min。
（二）施工工艺因素
1. 搅拌与浇筑控制不当：
搅拌不均匀会导致外加剂局部富集，气泡集中；交通拥堵时段浇筑易造成混凝土坍落度损失过大，影响排气效果；施工现场违规加水会直接增大水灰比，诱发气泡生成。
2. 脱模剂选用不当：
废机油等油性脱模剂对气泡具有强吸附性，会导致气泡滞留于混凝土表面；部分水性脱模剂也存在气泡吸附问题，阻碍气泡随振捣排出。
3. 振捣作业不规范：
分层浇筑高度过高会增加气泡排出路径长度；欠振、漏振会导致混凝土密实度不足，形成自然空洞或不规则大气泡；超振则会使微小气泡破灭重组，形成大气泡；振捣器插点分布不合理、操作方法不当（如慢插快抽），也会影响气泡排出效率。
4. 模板质量缺陷：
钢模变形、木模老化破损等会导致模板表面不平整，易形成气泡滞留空间；脱模剂涂抹不均、厚度过大，也会间接影响气泡排出。
四、气泡防控的排查方案与改善措施
针对混凝土表面有害气泡，需通过“原材料管控+施工工艺优化”的双重手段，结合针对性排查，实现精准防控。CTF增效剂虽不含引气组份，但需与减水剂、水泥协同适配，通过技术调整可有效控制气泡生成。
（一）原材料与配合比优化
1. 严格筛选水泥品种，优先选用低碱、无助磨剂、质量稳定的品牌产品，进场前需通过试配验证气泡生成量。
2. 高标号、高性能混凝土应选用引气气泡小、分布均匀的外加剂，实行“定厂商、定品牌、定掺量”管理。
3. 控制掺合料用量，避免盲目追求和易性而过量添加；严格把控骨料质量，剔除针片状颗粒及不合格粒径骨料，优化粗细骨料级配。
4. 通过多组试验确定最优配合比，在保证和易性的前提下最小化用水量，精准控制外加剂与掺合料掺量。
5. 优化砂级配，合理调整中砂比例；现场严格检验混凝土坍落度，不符合要求的坚决退场。
（二）施工工艺精细化控制
1. 严格控制搅拌时间（3~5min），合理规划浇筑时间，避开交通拥堵时段。
2. 加强施工现场管理，严禁违规加水行为，一经发现严肃处理。
3. 保证模板表面光洁平整，优先使用新模或变形量小的钢模，关键部位避免使用旧木模；选用消泡型水性脱模剂，涂抹均匀且厚度适宜，禁止使用油性脱模剂。
4. 选用适配的振捣设备，按照“快插慢抽、上下抽拔、均匀布点”的原则操作，振捣棒插入深度应至上层浇筑面下100mm，确保上下层结合密实；每一振点延续时间以表面呈现浮浆为准，杜绝欠振、漏振、超振。
5. 控制混凝土铺摊厚度：泵送混凝土不大于500mm，非泵送混凝土不大于400mm，插入式振捣器施工时分层厚度不大于振捣棒长度的0.8倍。
6. 优化振捣插点布置：插入式振捣器振捣半径为45~75cm，插点间距不超过60cm；墙体厚度＞250mm时采用梅花式布点，≤250mm时采用一字形布点，确保振捣覆盖无死角。
