[科普中國(guó)]-堆石混凝土技術(shù)

堆石混凝土施工技術(shù)是指將大粒徑的塊石直接堆放入倉(cāng)，然后從堆石體的表面澆筑無(wú)需任何振搗的專(zhuān)用自密實(shí)混凝土，并利用專(zhuān)用自密實(shí)混凝土高流動(dòng)性、高穿透性的特點(diǎn)，依靠自重完全填充堆石的空隙，形成完整、密實(shí)、水化熱低、滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的大體積混凝土。堆石混凝土技術(shù)施工工藝簡(jiǎn)單，綜合單價(jià)低，水化溫升小，易于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，施工效率高，工期短。在水利、電力、公路、鐵路、市政、港口、能源等領(lǐng)域的大體積混凝土工程中具有廣闊的發(fā)展前景。1

介紹堆石混凝土（Rock Filled Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)RFC），是利用自密實(shí)混凝土（SCC）的高流動(dòng)、抗分離性能好以及自流動(dòng)的特點(diǎn)，在粒徑較大的塊石（在實(shí)際工程中可采用塊石粒徑在300mm以上）內(nèi)隨機(jī)充填自密實(shí)混凝土而形成的混凝土堆石體。它具有水泥用量少、水化溫升小、綜合成本低、施工速度快、良好的體積穩(wěn)定性、層間抗剪能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在迄今進(jìn)行的筑壩試驗(yàn)中已取得了初步的成果。

堆石混凝土在大體積混凝土工程中具有廣闊的應(yīng)用前景，目前主要用于堆石混凝土大壩施工。自密實(shí)混凝土（Self-compacting Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng)SCC），是具有高流動(dòng)性、不離析均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時(shí)依靠其自重流動(dòng)，無(wú)需振搗而達(dá)到密實(shí)的混凝土。堆石混凝土是在2003年由清華大學(xué)的金峰教授和安雪暉教授首先提出，并申請(qǐng)了國(guó)家專(zhuān)利。

2012年6月7日，為貫徹落實(shí)《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》，推廣先進(jìn)技術(shù)、工藝和設(shè)備，提升循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展技術(shù)支撐能力和裝備水平，提高資源產(chǎn)出率，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《國(guó)家鼓勵(lì)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)、工藝和設(shè)備名錄（第一批）》，“低水泥用量堆石混凝土技術(shù)”成功入圍該名錄。堆石混凝土已在寶泉水庫(kù)、向家壩水庫(kù)、山西恒山、清峪水庫(kù)、枕頭壩水電站等工程得到應(yīng)用。1

特點(diǎn)與性能優(yōu)勢(shì)堆石混凝土施工技術(shù)作為一種全新的大體積混凝土施工技術(shù)，利用了大量的塊石作為建筑材料，并且充分發(fā)揮了我們研發(fā)的低水化熱專(zhuān)用自密實(shí)混凝土性能優(yōu)勢(shì)，除強(qiáng)度、彈模等基本力學(xué)性能與普通大體積混凝土相近以外，還具有以下特點(diǎn)和性能優(yōu)勢(shì)。

（1） 低水泥用量與低水化熱

常規(guī)的C15~C25混凝土一般需要200~350kg左右的水泥，而C15~C25堆石混凝土只需要70~100kg左右的水泥；其單方水泥用量與碾壓混凝土相當(dāng)，與常規(guī)混凝土相比減少了70%左右。其原因在于堆石混凝土使用了大量的塊石（約55%）作為主要建筑材料，只需要使用45%的專(zhuān)用自密實(shí)混凝土進(jìn)行空隙的充填，配合我們獨(dú)有的低水泥自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法保證了低水泥用量的實(shí)現(xiàn)。工程實(shí)測(cè)的大體積混凝土實(shí)際水化溫升在10℃左右，在大體積混凝土施工過(guò)程中可以減少，甚至取消溫控措施。

（2） 高密實(shí)度與高強(qiáng)度保證率

通過(guò)獨(dú)有的外加劑和配合比設(shè)計(jì)方法，我們能夠使用國(guó)內(nèi)各地區(qū)不同的原材料配制出低成本、超強(qiáng)穿透填充能力、高粘結(jié)力的專(zhuān)用自密實(shí)混凝土，保證堆石混凝土的充填密實(shí)，提高混凝土和塊石表面的粘結(jié)力，最終形成完整密實(shí)，有高強(qiáng)度保證率的堆石混凝土。實(shí)際工程應(yīng)用的檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，堆石混凝土的實(shí)際密度大于普通混凝土，具有很好的強(qiáng)度性能和抗?jié)B性能。

（3） 顯著提高工效，縮短工期

堆石混凝土施工所使用的機(jī)械設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備，減少了混凝土的生產(chǎn)和澆筑量，免除了混凝土澆注的振搗工序，減少和消除了溫控措施和層面處理措施，施工工藝簡(jiǎn)單。實(shí)際工程應(yīng)用表明，堆石混凝土技術(shù)可以采用機(jī)械化施工，最大限度地降低了工人技術(shù)水平和質(zhì)量管理水平對(duì)工程質(zhì)量的影響，在提高了施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，明顯縮短了工期。

（4） 顯著降低施工成本

實(shí)際工程應(yīng)用實(shí)例表明，堆石混凝土技術(shù)通過(guò)大量塊石的使用、低水泥用量、工藝的簡(jiǎn)化、工效的提高，使其施工成本與其他大體積混凝土施工技術(shù)相比有顯著降低。

（5） 良好的體積穩(wěn)定性

堆石混凝土具有大塊石穩(wěn)定堆積構(gòu)成的骨架，因而具有優(yōu)良的體積穩(wěn)定性，體積收縮 小，具有較強(qiáng)的抗裂能力。

（6） 層間抗剪能力強(qiáng)，簡(jiǎn)化鑿毛工序

堆石混凝土施工工藝保證施工層面會(huì)有大量的塊石棱角裸露，增加了層間混凝土的結(jié)合面，通過(guò)混凝土與塊石棱角的咬合可提高堆石混凝土層間的抗剪能力，可以免除或者簡(jiǎn)化層間結(jié)合面的鑿毛工序。

（7） 技術(shù)先進(jìn)，適應(yīng)面廣

堆石混凝土技術(shù)已經(jīng)在北京、河南、四川、貴州、新疆、江西、山西等省區(qū)的實(shí)際工程中開(kāi)始應(yīng)用，所用的堆石既有塊石，也有卵石；自密實(shí)混凝土的粗、細(xì)骨料既有人工碎石和人工砂，也有天然卵石和天然砂；所有工程都使用當(dāng)?shù)氐乃嗪头勖夯?。這些應(yīng)用成果表明，堆石混凝土技術(shù)以及我們開(kāi)發(fā)的低水化熱低成本自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法和專(zhuān)用外加劑，能夠適應(yīng)國(guó)內(nèi)各地不同的原材料，具有廣泛的適應(yīng)性。

應(yīng)用實(shí)例目前堆石混凝土技術(shù)已開(kāi)始得到工程界的認(rèn)同，在眾多工程開(kāi)始推廣應(yīng)用，例如，已完成的項(xiàng)目，包括：

（1） 河南寶泉抽水蓄能電站工程

寶泉抽水蓄能電站是裝機(jī)120萬(wàn)千瓦的大型抽水蓄能電站，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和工程應(yīng)用考驗(yàn)，在上庫(kù)副壩及上庫(kù)基坑回填等多個(gè)部位先后推廣采用堆石混凝土技術(shù)，目前已成功使用近5萬(wàn)立方米。

（2） 四川金沙江向家壩水電站沉井填芯工程

向家壩工程是長(zhǎng)江干流的特大水電站工程，向家壩工程的10個(gè)沉井為國(guó)內(nèi)最大的沉井群，最大回填高度達(dá)57.4米，是向家壩工程的關(guān)鍵項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和工程應(yīng)用考驗(yàn)，最終全部采用堆石混凝土回填，共約7萬(wàn)立方米。單個(gè)沉井回填工期由原素混凝土回填方案的20~30天縮短到5~7天。

（3） 北京軍區(qū)某部蓄水池工程

為堆石混凝土重力壩工程，壩高14米，全部采用堆石混凝土建設(shè)，約2000立方米。已完建投入運(yùn)行，成本遠(yuǎn)低于普通混凝土。

另外，還有一些項(xiàng)目正在進(jìn)行，包括：

（4） 山西臨汾清峪水庫(kù)重力壩：最大壩高38.3米。堆石混凝土方案已通過(guò)審查，目前已開(kāi)工建設(shè)，2009年春開(kāi)始堆石混凝土澆筑，總方量約4~6萬(wàn)立方米。

（5） 貴州龍里石龍溝水庫(kù)雙曲拱壩：最大壩高44.9米。堆石混凝土方案已通過(guò)審查，目前已開(kāi)工建設(shè)，預(yù)計(jì)2008年底開(kāi)始堆石混凝土澆筑，總方量約2~3萬(wàn)立方米。

（6） 大同恒山水庫(kù)雙曲拱壩加固工程：最大壩高69米。采用堆石混凝土加固，初步設(shè)計(jì)已通過(guò)審查，預(yù)計(jì)2008年11月進(jìn)行施工招標(biāo)，2009年4月開(kāi)始堆石混凝土澆筑。

還有部分項(xiàng)目正在進(jìn)行可行性研究，如：

（7） 四川沙坪二級(jí)水電站基坑回填：已受華東水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院委托，開(kāi)展可行性研究?？偡搅考s11萬(wàn)立方米。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張尉 - 副教授 - 西南大學(xué)