[科普中國]-堆石混凝土

介紹

堆石混凝土（Rock Filled Concrete，簡稱RFC），是利用自密實混凝土（SCC）的高流動、抗分離性能好以及自流動的特點，在粒徑較大的塊石（在實際工程中可采用塊石粒徑在300mm以上）內(nèi)隨機充填自密實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、層間抗剪能力強等優(yōu)點，在迄今進行的筑壩試驗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。自密實混凝土（Self-compacting Concrete，簡稱SCC），是具有高流動性、不離析均勻性和穩(wěn)定性，澆筑時依靠其自重流動，無需振搗而達到密實的混凝土。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，并申請了國家專利。

2012年6月7日，為貫徹落實《循環(huán)經(jīng)濟促進法》，推廣先進技術(shù)、工藝和設(shè)備，提升循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展技術(shù)支撐能力和裝備水平，提高資源產(chǎn)出率，國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布《國家鼓勵的循環(huán)經(jīng)濟技術(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、向家壩水庫、山西恒山、清峪水庫、枕頭壩水電站等工程得到應(yīng)用。1

特點與性能優(yōu)勢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)的低水化熱專用自密實混凝土性能優(yōu)勢，除強度、彈模等基本力學(xué)性能與普通大體積混凝土相近以外，還具有以下特點和性能優(yōu)勢。

（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%的專用自密實混凝土進行空隙的充填，配合我們獨有的低水泥自密實混凝土配合比設(shè)計方法保證了低水泥用量的實現(xiàn)。工程實測的大體積混凝土實際水化溫升在10℃左右，在大體積混凝土施工過程中可以減少，甚至取消溫控措施。

（2） 高密實度與高強度保證率

通過獨有的外加劑和配合比設(shè)計方法，我們能夠使用國內(nèi)各地區(qū)不同的原材料配制出低成本、超強穿透填充能力、高粘結(jié)力的專用自密實混凝土，保證堆石混凝土的充填密實，提高混凝土和塊石表面的粘結(jié)力，最終形成完整密實，有高強度保證率的堆石混凝土。實際工程應(yīng)用的檢測數(shù)據(jù)表明，堆石混凝土的實際密度大于普通混凝土，具有很好的強度性能和抗?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，施工工藝簡單。實際工程應(yīng)用表明，堆石混凝土技術(shù)可以采用機械化施工，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

實際工程應(yīng)用實例表明，堆石混凝土技術(shù)通過大量塊石的使用、低水泥用量、工藝的簡化、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，具有較強的抗裂能力。

（6） 層間抗剪能力強，簡化鑿毛工序

堆石混凝土施工工藝保證施工層面會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，可以免除或者簡化層間結(jié)合面的鑿毛工序。

（7） 技術(shù)先進，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)的實際工程中開始應(yīng)用，所用的堆石既有塊石，也有卵石；自密實混凝土的粗、細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)以及我們開發(fā)的低水化熱低成本自密實混凝土配合比設(shè)計方法和專用外加劑，能夠適應(yīng)國內(nèi)各地不同的原材料，具有廣泛的適應(yīng)性。

應(yīng)用實例目前堆石混凝土技術(shù)已開始得到工程界的認同，在眾多工程開始推廣應(yīng)用，例如，已完成的項目，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120萬千瓦的大型抽水蓄能電站，通過現(xiàn)場試驗和工程應(yīng)用考驗，在上庫副壩及上庫基坑回填等多個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

向家壩工程是長江干流的特大水電站工程，向家壩工程的10個沉井為國內(nèi)最大的沉井群，最大回填高度達57.4米，是向家壩工程的關(guān)鍵項目。經(jīng)過現(xiàn)場試驗和工程應(yīng)用考驗，最終全部采用堆石混凝土回填，共約7萬立方米。單個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。已完建投入運行，成本遠低于普通混凝土。

另外，還有一些項目正在進行，包括：

（4） 山西臨汾清峪水庫重力壩：最大壩高38.3米。堆石混凝土方案已通過審查，目前已開工建設(shè)，2009年春開始堆石混凝土澆筑，總方量約4~6萬立方米。

（5） 貴州龍里石龍溝水庫雙曲拱壩：最大壩高44.9米。堆石混凝土方案已通過審查，目前已開工建設(shè)，預(yù)計2008年底開始堆石混凝土澆筑，總方量約2~3萬立方米。

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

還有部分項目正在進行可行性研究，如：

（7） 四川沙坪二級水電站基坑回填：已受華東水電勘測設(shè)計研究院委托，開展可行性研究?？偡搅考s11萬立方米。2