大体积砼技术措施

关于基础底板大体积砼施工技术基础大底板砼施工过程中常遇到的主要问题包括：由于砼的和易性差导致施工困难，同时成型的砼密实度差，强度低，甚至于引起抗渗、抗冻等耐久性能的降低；施工中未能合理采取有效措施，减缓砼硬化初期阶段的水化放热速度，导致温度裂缝的产生。

为了克服以上弊端，施工中通常根据砼施工的全过程采取相对应的针对性措施予以防治。

一、砼原材料的的技术准备要求：1、水泥：非冬施季节施工的砼，在实际施工中，通常选用425号、525号矿渣硅酸盐水泥。

施工中严禁使用硅酸盐水泥，主要是由于其水化放热量大（主要在早期3～7d放出），而且积聚在厚大的底板砼内部，水化热不易散发，内部最高温度可达50～60℃以上，由于内外温差过大产生温度应力，导致砼裂缝，影响施工质量。

2、粗细骨料：细骨料选用中砂，控制含泥量小于2％；粗骨料选用粒径5～32mm的石子，含泥量小于1％。

3、对于需要泵送施工的砼，需要加入具有一定活性的工业废渣，通常选取粉煤灰作为掺合料，改善砼的和易性，从而提高砼的可泵性，同时加入的粉煤灰由于取代部分水泥，不但降低成本，还具有降低水泥水化热和砼绝对温度的成效，从而可防治砼裂缝的产生。

4、外加剂的确定：⑴膨胀剂掺加：在我公司近年来施工过的大体积砼工程中，多次选用中国建筑材料科学研究院特种砼外加剂厂研制的，具有抗冻泵送型的UEA－H膨胀剂，以增加砼的抗渗能力，提高可泵性。

根据不同部位、不同标号、不同环境温度，UEA－H外加剂型号选择可参考下表：另注：由于UEA型膨胀剂，对水的需求非常严格，因此对砼搅捣及养护工作有特殊要求。

⑵减水剂掺加：由于减水剂在保持砼稠度不变的条件下，具有减水增强的效用：在配合比不变的情况下，可提高流动性；在保持坍落度不变的情况下，减少用水量，从而提高强度，特别是早期强度；在保持砼强度不变时，还可节约水泥，另外对改善砼的某些性能：如减少砼拌和物的泌水、离析现象，延缓拌和物凝结、减慢放热速度，提高抗渗、抗冻性有特殊效果，特别适用于大体积的砼施工。

在实际施工中，砼原材料选取的总原则是：在保证顺利施工的前提下，降低每立方米砼的用水量，并选择适宜的砂石级配，尽量减少水泥用量，从而使水化热相应降低,防治泌水和离析现象，一方面通过掺加各种外加剂、掺和料改善砼拌和物的和易性，特别是考虑泵送砼施工，增加其流动性；另一方面，降低水化热放慢速度，防止混凝土收缩，抑制孔隙率，提高密实度。

大体积砼施工过程必须严格监控水泥水化热的变化，规范规定大体积砼浇筑时，内外温差不得超过25℃。

二、砼施工组织工作施工前，通过对工程设计图纸及结构形式的了解，对工程质量要求、施工人员组织、施工机械的配备及物料的准备作综合研讨，编制专项底板大体积砼施工方案，针对钢筋、模板、砼的浇筑及养护制定相应的组织措施。

1、大底板施工的工艺流程：垫层、防水层、保护层→测量放线预埋→绑扎底板及梁的钢筋→墙柱预插筋埋件→自检、隐检、请监理验收→浇筑砼→养护。

2、根据已往大体积砼工程的浇捣经验，砼在施工过程中，常采取以下4点技术措施防止结构出现裂缝：⑴着重利用砼的后期强度，减少水泥用量，降低水化热。

⑵控制砼的入模温度。

⑶表面采用浇水、覆盖进行养护。

⑷在砼浇筑过程中采用分层分皮浇捣，以有利于砼水化热的散发。

三、砼浇筑与二次振捣施工技术：1、砼浇筑：为确保砼结构的连续性，除设计另有规定外尽量做到不留或少留施工缝，减少薄弱环节。

底板砼浇筑过程中，采用分层浇筑法（如图）施工，通常每段从一端开始，以斜面分层方式进行推进，分层厚度3控制在30cm，振捣时从浇筑层的下端开始，逐渐上移以保证砼施工质量。

2、在底板大体积砼浇筑过程中，采用二次振捣技术，确保砼成型质量。

二次振捣技术施工原理：砼在浇灌入模后，经过振捣使砼拌合物颗粒间的摩擦力及粘结力急剧减小，混凝土拌合物呈现出较高的流动性，粗骨料在本身重力作用下互相滑动，其空隙被水泥砂浆填满，拌合物中的空气在振动过程中大部分形成气泡被排除，游离水分挤压上升，从而达到密实度和强度要求。

对常规工艺已振捣过的混凝土，在适当的时间间隔内（一般是在水泥接近终凝时）给以再次振捣叫做混凝土的二次振捣。

二次振捣能显著提高混凝土的抗压强度，改善混凝土的其他性能（如增加密实度、提高抗渗性等）。

砼二次振捣增强机理原因分析a．二次振捣能进一步增加砼的密实度塑性或流动性砼拌合物，在浇灌入模，振捣成型，以及随后的静停过程中，由于固体粒子的沉降作用，很少能保持其稳定性，一般都会发生不同程度的混凝土的整体分层和内部细微分层现象。

砼整体分层的结果是造成混凝土沿浇灌方向的宏观堆聚结构的不均匀性，颗粒较大的骨料向下沉，颗粒细小的骨料和气泡浮于上方。

这就使得下部砼的密实度大于上部，所以下部的强度也就高于上部。

砼内部细微分层的结果是使粗骨料周围形成三个密实度不等的区域。

其中位于粗骨料下方的区域，含水量最大，称为充水区，水分蒸发后则成为孔穴，是砼中最薄弱的部分，也是砼渗水的主要通道和裂缝或结构破坏的发源地。

砼中最密实的区域，称为密实区。

这三个区域的形成就造成砼具有各向异性的特征，表现为沿着浇灌方向的抗拉强度较垂直于该方向的为低。

但混凝土的整体分层与内部细微分层的共同点是在粗骨料的下方形成充水区（亦含有部分气体），而后水分蒸发则成为孔穴，降低砼的密实度。

砼受外力作用时，其内部产生的拉应力很容易在这些部位形成应力集中，严重降低了砼的强度。

若在水泥接近终凝（一般认为这是二次振捣的最佳时间）时给以再次振捣，将已初步成型的水泥浆体结构打散，使其重新分布，就可消除粗骨料下方的充水区，渗水通道亦将被填充。

二次振捣的持续时间一般为1～2分钟为宜，若经过长时间（如3～4分钟）振捣仍不出浆，说明适宜振捣时间已过，此种振捣不但无益反而有害。

所以二次振捣的关键是根据不同的砼拌合物来选择与掌握最佳时间。

经二次振捣后尽管对水泥浆体的初始结构有不同程度的破坏，但因浆体尚未完全失去塑性，且已振捣出浆，故被破坏部分的初始结构还可以闭合。

尽管在二次振捣后的一段静停时间内还有可能发生砼内部细微分层现象，但是因水泥浆已接近凝结，砼拌合物的抗剪强度及粘滞阻力都很大，加之很快即将凝结，水泥浆将完全失去塑性，固体粒子不可能再次发生沉降作用，因此砼的整体分层及内部细微分层现象亦均不可能再发生，这就增大了砼的密实度。

在砼配比既定情况下，其强度在很大程度上取决于混合物的密实度。

b．二次振捣增大了水泥石同骨料间的界面接触面积二次振捣使得骨料下方的充水区及骨料两侧水分上迁的通道被匀质的粘稠浆体所填充，这就增加了骨料同水泥石界面间的接触面，由于接触面的增大，界面间的粘结力也相应增大，而砼的强度主要决定于水泥石与骨料接触面间的粘结强度，所以使得砼强度得以提高。

c．二次振捣能加速水泥颗粒的水化作用水泥颗粒的水化作用是从其表面开始的。

水泥从加水拌和开始，水泥和水一接触，水泥颗粒表面的水泥熟料先溶解于水，然后与水反应，或水泥熟料在固态直接与水反应，形成相应的水化物，水化物溶解于水，暴露出新表面使水化反应继续进行。

在初始阶段水化进行得很快。

但由于各种水化物的溶解度很小，水化物生成的速度大于水化物向溶液中溶解扩散的速度，所以很快使水泥颗粒周围的溶液达到过饱和，水化物从溶液中析出，包在水泥颗粒表面。

水泥颗粒不断水化，随着时间的推移，使包在水泥颗粒表面上的水化物增多，形成以水化硅酸钙凝胶为主体的半渗透膜层包在水泥颗粒表面。

膜层的形成减缓了外部水分向内渗入和内层水化物向外扩散的速度，因而使水化反应变慢。

水分渗入膜层以内进行的水化反应使膜层向内增厚，通过膜层向外扩散的水化物聚集于膜层外侧使膜层向外增厚，此时如果给以再次振捣就会加速水分向膜层内部渗入，促进产生渗透压力，使膜层尽快破裂。

膜层的破裂使周围饱和程度低的溶液能再次与尚未水化的水泥颗粒内核接触，而使反应速度加快，直至新的凝胶体重新修补破裂的膜层为止。

如果不进行二次振捣，上述反应过程就慢的多。

由于二次振捣加速了水泥水化作用，膜层破裂伸展，使包有凝胶体的颗粒逐渐接近，并建立较多的连接点，颗粒之间的孔隙逐渐缩小为毛细孔，然后被凝胶体进一步填充，使得水泥尽早地具有较高的强度。

d．二次振捣能消除由于砼收缩产生的内应力砼拌合物在浇灌振捣成型后的凝结硬化过程中，常常伴生其体积变化，这种变化是由物理变化和化学变化引起的，其结果是使砼体积减小，我们称这种变形为砼的初始收缩（区别于硬化后的干缩和碳化收缩）。

物理变化引起的收缩主要是因为固体颗粒的沉降作用所致，这一现象对于塑性及流动性砼拌合物更加明显。

当浇灌厚度较大时，此沉降现象可用肉眼观察到，因为该变形要比硬化后砼的收缩变形大许多，且主要发生在水泥水化的初始反应阶段，即在拌合物成型后的初期变形发展迅速，经过60～90分钟后即逐渐减弱。

化学变化引起的收缩是由于水泥和水拌和，水泥颗粒吸收水分后凝结形成水泥胶体，胶体中水泥颗粒与水不断起水化作用，形成一种新的晶体化合物，这种晶体化合物较原材料体积为小，因而使浆体体积减小，即水泥石新生成物的体积小于参加反应物的总体积，产生收缩。

这种收缩主要发生在水泥与水剧烈反应阶段。

一般终凝前的收缩量约占总体收缩量的80%以上。

因此，在浆体内部就产生很大的收缩应力，它将改变砼的孔隙结构，对砼的物理力学性能造成不良影响，引起砼早期微裂缝。

如在砼拌合物接近终凝时再次给以振捣，在此以前产生的收缩应力将被消除。

当水灰比越小，水泥含量相对增多时，其收缩应力就越大，进行二次振捣的效果也就更加显著。

综合上述对机理的分析，可以认为：砼的强度随着二次振捣间隔时间的增加而增长，但到一定时间后开始下降，因此掌握好砼强度最高处的第二次振捣的最佳时间是至关重要的。

最佳时间与水灰比、坍落度有关，水灰比小最佳时间提前，水灰比大最佳时间推后；坍落度大，最佳时间也推后。

气温高，水泥出厂时间短，最佳时间提前；反之推后。

四、砼养护及温度控制：1、养护阶段砼裂缝产生的机理：由于砼中80％的水分要蒸发，仅有约20％的水是水泥水化所必须的。

凝固过程最初失去的自由水几乎不引起收缩，随着砼继续凝结而使吸附水逸出，则出现干燥收缩。

由于表面与外界大气接触面大，散热快，收缩也快，而深层和中心干燥收缩慢，表面干缩受到中心部位砼的约束，致使表面出现较大拉应力，当其超过砼同期自身抗拉强度时就会出现裂缝。

为此要保证砼质量就必须严格控制内外界温差确保小于25℃。

2、温控措施：⑴合理确定砼配合比。

⑵控制砼入模温度不得低于5℃。

⑶砼养护期间先覆盖两层塑料薄膜（防止砼表面水分蒸发），然后再根据热工计算，确定表面阻燃草帘的覆盖层数。

⑷砼浇筑后进行温度监测：底板砼浇筑时，在每段的中间部位及边缘预留测温孔若干，以便于检查水泥凝结过程中的水化热及散热情况。