高雷　王帥星

【摘 要】堆石混凝土技術(shù)（簡(jiǎn)稱RFC）是在自密實(shí)混凝土技術(shù)上發(fā)展出的一種新型大體積混凝土施工技術(shù)，現(xiàn)已經(jīng)開始應(yīng)用于水利工程。文中簡(jiǎn)述了堆石混凝土的發(fā)展概況、原理，通過堆石混凝土試驗(yàn)證明自密實(shí)碓石混凝土較其他混凝土有良好的優(yōu)越性，并舉例說明了碓石混凝土在水利大壩工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】堆石混凝土；技術(shù)原理；水利工程應(yīng)用；實(shí)用優(yōu)勢(shì)

1.背景

水利工程混凝土由于其大體積的特點(diǎn)，要盡量降低混凝土的水化熱和成本，也就是應(yīng)該盡量降低水泥用量。一般而言，采用大粒徑骨料可以起到這樣的作用。但是在常規(guī)混凝土在施工過程中，受到拌和能力、振搗能力和骨料分離的限制，最大粒徑一般均小于150mm。毛石混凝土和漿砌石可以減少水泥用量，但對(duì)施工人員技術(shù)要求高，混凝土強(qiáng)度較低， 施工質(zhì)量不易保證，施工速度較慢。

2.碓石混凝土的原理

自密實(shí)混凝土（ 簡(jiǎn)稱SCC）是指在自身重力作用下，能夠流動(dòng)、密實(shí)，即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時(shí)獲得很好均質(zhì)性，并且不需要附加振動(dòng)的混凝土。

堆石混凝土是利用自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)、抗分離性能好以及自流動(dòng)的特點(diǎn)，在粒徑較大的塊石內(nèi)隨機(jī)充填自密實(shí)混凝土而形成的混凝土堆石體。該技術(shù)利用自密實(shí)混凝土充填大粒徑堆石的空隙形成大體積混凝土。

利用自密實(shí)混凝土和預(yù)填堆石相結(jié)合， 實(shí)現(xiàn)一種新的大壩混凝土施工方式， 將混凝土的粗骨料直接采用初步篩分的堆石， 直接入倉， 必要時(shí)還可以考慮采用振動(dòng)碾將其適當(dāng)碾壓密實(shí)， 然后澆筑自密實(shí)混凝土，利用自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性能， 使得自密實(shí)混凝土自流， 填充到堆石的空隙中， 形成完整的，高強(qiáng)度的混凝土。

3.碓石混凝土技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1堆石混凝土填充性能試驗(yàn)

由于堆石混凝土的核心在于自密實(shí)混凝土在堆石空隙中的流動(dòng)性能，堆石空隙越小自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性要求越高。因此，在有機(jī)玻璃模具中進(jìn)行堆石混凝土填充試驗(yàn)。

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)自密實(shí)混凝土能夠很好地填充堆石體的孔隙，試驗(yàn)中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的孔隙，斷面平整，有個(gè)別大骨料斷裂，說明自密實(shí)混凝土與堆石骨料的粘結(jié)良好。

3.2堆石混凝土抗?jié)B性能試驗(yàn)

碓石混凝土技術(shù)運(yùn)用于水工建筑物中的一個(gè)基本要求就是它的抗?jié)B性能達(dá)標(biāo)。

從堆石混凝土試件的普通部位、熱縫部位和冷縫部位切割取樣，進(jìn)行抗?jié)B性能試驗(yàn)檢測(cè)。對(duì)于普通部位和熱縫處的堆石混凝土而言，其抗?jié)B等級(jí)能夠達(dá)到W30以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般水工結(jié)構(gòu)物的標(biāo)準(zhǔn)，即使是抗?jié)B相對(duì)薄弱的冷縫處，其抗?jié)B等級(jí)也達(dá)到了W14，也能滿足一般要求，表明填充良好的堆石混凝土具有優(yōu)良的抗?jié)B性能。

3.3碓石混凝土強(qiáng)度性能試驗(yàn)

通過試驗(yàn)?zāi)M實(shí)際施工過程，對(duì)試件進(jìn)行軸心抗壓試驗(yàn)，其平均強(qiáng)度為22.0MPa，而充填堆石所使用的SCC的28d實(shí)際強(qiáng)度為17.2 MPa，表明堆石混凝土強(qiáng)度高于充填堆石所使用的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度，或至少不低于自密實(shí)混凝土強(qiáng)度。

4.碓石混凝土技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用

堆石混凝土技術(shù)發(fā)展至今，早已經(jīng)成為工程界的重要技術(shù)之一，更是水利部推廣中心近年來最為核心的推廣項(xiàng)目。因此，在水利工程項(xiàng)目建設(shè)過程中，堆石混凝土技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。

2008年，堆石混凝土推廣應(yīng)用的代表性項(xiàng)目是山西臨汾清峪水庫。混凝土重力壩壩高42.6米，至2009年10月，主壩澆筑堆石混凝土3萬立方米。因?yàn)槎咽炷良夹g(shù)在清峪水庫的成功應(yīng)用，不僅推動(dòng)了山西省堆石混凝土技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)，并且還成了各地減碳工程的學(xué)習(xí)樣板（福建省武夷山洋莊防洪堤工程就是學(xué)習(xí)了清峪水庫的經(jīng)驗(yàn)）。

2010 年，堆石混凝土技術(shù)應(yīng)用的代表項(xiàng)目是廣東中山的長坑三級(jí)水庫。長坑三級(jí)水庫建成于1974年，總庫容量161.32萬立方米，原壩是一座小（Ⅰ）型水利工程。受當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)資金和施工條件的限制，由漿砌石壩和土壩組成的水庫大壩建設(shè)質(zhì)量較差，運(yùn)行三十年后漏水日趨嚴(yán)重從而進(jìn)行拆除重建。為了降低大體積混凝土的水化熱，防止大壩開裂，且又能在較低的施工條件下保證工程質(zhì)量，重建的長坑水庫大壩設(shè)計(jì)為堆石混凝土重力壩。

2011年在河南省又建成并投入使用了一個(gè)采用堆石混凝土技術(shù)的成功實(shí)例——河南寶泉抽水蓄能電站工程。寶泉蓄能電站為裝機(jī)120萬千瓦的大型蓄能電站，是一等大型（Ⅰ）工程。寶泉抽水蓄能電站上庫副壩砌石混凝土施工過程中存在施工質(zhì)量難于保證，施工效率低，工期延誤等比較嚴(yán)重且不易解決的問題。因此采用堆石混凝土施工技術(shù)代替原設(shè)計(jì)的砌石混凝土技術(shù)。事實(shí)證明，堆石混凝土在寶泉上庫副壩和沖溝回填過程中澆筑的近5萬立方米的堆石混凝土是成功的。英國《國際水電與大壩建設(shè)》雜志和與日本《土木工程會(huì)刊》都相繼刊發(fā)文章，報(bào)道了堆石混凝土在寶泉抽水蓄能電站上庫副壩的使用情況。

2011年至今，是堆石混凝土推廣應(yīng)用項(xiàng)目較多的一年，黑龍江東升電站，安徽大龍?zhí)端畮?，云南虎跳峽水庫、普臘水庫等均采用堆石混凝土技術(shù)施工。

5.碓石混凝土應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

堆石混凝土由于其獨(dú)特的施工工藝，使得其比常規(guī)混凝土具有顯著的工程、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢(shì)：

（1）堆石混凝土技術(shù)施工工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、施工質(zhì)量容易保證，減少施工工期。

（2）單位體積水泥量少、水化溫升低、溫控簡(jiǎn)單、綜合單價(jià)低。 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)行的水利工程筑壩試驗(yàn)中已取得了初步的成果。堆石混凝土技術(shù)的大粒徑塊石可以不經(jīng)過任何處理直接進(jìn)行堆石入倉，大大減小了骨料破碎和篩分的工作量。

（3）在澆筑過程中只需要拌和小于總體積一半的自密實(shí)混凝土，減小了混凝土拌和設(shè)備的規(guī)模，進(jìn)而減輕了環(huán)境負(fù)荷和能源消耗。

6.總結(jié)

在堆石混凝土的調(diào)查研究中，不難看出在未來的水利工程中，這種具備了顯著的工程和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的材料會(huì)越來越受到工程師的青睞。

經(jīng)過查看相關(guān)資料并進(jìn)行了對(duì)比，堆石混凝土的環(huán)境友好度優(yōu)于普通混凝土和輾壓混凝土，每方可以比常規(guī)混凝土和碾壓混凝土分別節(jié)省381.64MJ和312.52MJ的能量，并且分別減少大氣中排放39.36kg和25.68kg的二氧化碳。充分說明了堆石混凝土環(huán)境的優(yōu)越性，走在可持續(xù)發(fā)展的道路上，我們需要在綠色建筑材料方面要投入更多的精力。

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