堆石混凝土技术在水库大坝施工中的应用

堆石混凝土技术在水库大坝施工中的应用

范志辉

东莞市东莞大堤管理处广东东莞523000

【摘要】堆石混凝土技术因为能减少环境负荷，并能因为大量采用了块石做原料，节省了水泥用量，从而为环保做出了贡献。堆石混凝土概念的提出，标志着人类在处理混凝土材料与环境的关系过程中采取了更加积极、主动的态度。本文主要分析了堆石混凝土技术的特点，并就此技术在水库大坝施工中的运用进行了探讨。

【关键词】堆石；混凝土；水库；大坝

堆石混凝土是一类新型的混凝土施工方法，是通过石料研选，采用获得专利授权的施工工艺，制造出来的具有达到和超过常态混凝土相关技术要求的混凝土。堆石混凝土是利用自密实混凝土的高流动、抗分离性能好以及自流动的特点，填注随机堆积的堆石体空隙，形成完整、密实、低水化热的一种大体积混凝土。自密实混凝土属高性能混凝土，无需振捣，仅依靠自重即能充满模板并能保持不离析和均匀性，能够得到充分密实和最佳性能。

1堆石混凝土技术的特点

堆石混凝土技术是一种新型低碳环保的混凝土施工方法，此技术具有较多特点：

1.1低水泥用量与低水化热

堆石混凝土可以充分利用粉煤灰、石粉等活性或惰性掺和料，降低水泥的用量。水沟口二库坝体加固工程中C20等级堆石混凝土中的水泥含量一般不超过117．5kg／m3，绝热温升不超过10℃，取消了温控措施。

1.2工艺简便，施工快捷

堆石混凝土施工主要包括两道工序：堆石入仓和专用自密实混凝土的生产浇筑。通过合理的施工组织，两道工序均可以通过大规模的机械化施工来完成，避免了人为干扰。简化消除温控措施、混凝土生产运输浇筑量减半且无需振捣等都为加快施工进度、缩短工期提供了强有力的保障。

1.3显著降低施工成本

堆石混凝土的综合成本在相同条件下较常态混凝土可降低10％～20％，主要通过三个方面实现：大量使用堆石而减少胶凝材料用量，材料成本较常态混凝土有所降低；专用自密实混凝土的用量为45％，所以在混凝土生产、运输以及浇筑等工序中施工成本显著降低；简化或消除了温控措施，浇筑过程免去了振捣工序减少了人工的投入。

1.4综合性能稳定，安全系数高

堆石混凝土是由相互搭接的堆石骨架和用于胶结堆石的专用自密实混凝土构成的。堆石骨架在提高材料抗压、抗剪强度，抑制干缩变形，提高结构稳定性等方面都有着显著的效果；同时自密实混凝土独特的设计工艺，使其具有卓越的流动性、充填性和抗离析性，在浇注过程中不离析、不泌水既保证了自密实混凝土的充填均匀性，又避免了混凝土与骨料胶结面过渡区薄弱层的产生。

1.5绿色环保

堆石混凝土在施工过程中能源消耗低，环境负荷小，更为绿色环保。

1.6降低了人员的工作量

堆石混凝土施工过程简单，极大限度的降低了混凝土仓面的施工人员和机械工作量，现场控制管理更加容易保证。

1.7施工工艺简单

堆石混凝土施工工艺简单流畅，能大幅提高大仓面素混凝土的施工效率、缩短工期。

2堆石自密实混凝土坝施工工法

2.1堆石混凝土原材料的基本要求

原材料除应满足国家和行业的相关规范标准外，还应满足堆石混凝土自身特点要求。

（1）水泥

水泥本身复杂的矿物组成和化学成分极易引发与外加剂的不相容，在选择水泥品种时宜选用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥；不宜使用铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥以及早强型水泥，由于水泥凝结速度较快，易引发自密实混凝土外加剂掺量高、流动性损失快等问题，无法实现自密实施工。

（2）掺合料

专用自密实混凝土的掺合料包括粉煤灰、矿渣粉、硅粉等活性掺合料。一般粉煤灰的使用较为普遍，粉煤灰原则上应满足2级灰的标准。

（3）骨料

用于配制自密实混凝土的细骨料应首选中砂或中粗砂，粗骨料最大粒径不宣大于20mm。

（4）专用外加剂

在堆石混凝土施工中，对自密实混凝土的工作性能要求很高，不仅要具有卓越的流动性、抗离析性和强充填性，而且要具有较长时间的自密实性能保持时间。在水沟口二库坝体加固工程中，由于胶凝材料的地区差异性较大，针对该工程选用的水泥、粉煤灰等胶凝材料进行专用外加剂配方设计以满足施工要求。

2.2基础仓面的处理

堆石入仓前的基础仓面的处理，按常规混凝土的处理方法进行。

2.3堆石入仓

本工程堆石料采用塔吊机、挖掘机、吊篮方式人仓，自密实混凝土采用输送泵入仓。

基础仓混凝土强度达到2．5Mpa以上方可进行堆石入仓，每层堆石厚度按1．2～1．5m控制。

选择入仓的毛、块石料满足石料要求；在堆石过程中，堆石体外露面所含有的粒径小于200mm的石块数量不超过l0块／m。

在建基面进行堆石入仓前，须浇筑一层30～50cm厚的抗离析型专用自密实混凝土，并在混凝土初凝前将堆石埋入混凝土中，从而确保堆石混凝土与基础结合良好。

堆石入仓时不得将泥土带入堆石仓面，控制不对基础仓面混凝土产生较大冲击，粒径较大的堆石宜置于仓面的中下部。

堆石完成后应做好防雨（水）措施，在浇筑自密实混凝土前必须防止雨（水）冲刷堆石导致泥浆在接触面上堆积。

2.4模板

堆石混凝土的模板可采用钢模、木模等，也可使用砂浆标号不低于M10的浆砌石墙（墙厚度不小于30em）替代模板；

用于堆石混凝土的模板具有小于2mm的缝隙的密闭性以防漏浆，其强度和刚度能抵抗混凝土产生的侧向压力（可按2．5倍水压力计算）；

有外观要求的部位，堆石体与模板不应接触，保留大于3cm的空隙作为保护层，堆石体与模板间预留空隙不宜超过10cm。

混凝土强度达到2．5Mpa以上方可拆模。

2.5自密实混凝土拌制

与常态混凝土相比，拌制自密实混凝土所使用的原材料、机械设备均为常规的材料和设备，原材料大多就地取材，主要是使用了专用混凝土外加剂。影响混凝土自密实性能的主要因素有投料和搅拌顺序、拌合时间及温度。

测量砂的含水率经过多次施工试验表明，自密实混凝土的工作性能对用水量的变化相当敏感，而在生产过程中用水量的波动主要是取决于砂的含水率的波动，所以在拌制自密实混凝土前准确测量砂的含水率非常重要。

拌和检测表明，在拌和时投料顺序以及搅拌时间对自密实混凝土的工作性能产生较大的影响。经过对搅拌机拌和时不同的投料顺序和搅拌时间观察和调整，确定的投料顺序和拌和时间如图所示。按照“先砂石，后粉体”的顺序将称量好的砂石骨料和胶凝材料倒入搅拌机中；搅拌30s至干料混合均匀；向拌和均匀的混凝土干料中加入水和专用外加剂的混合液体：搅拌90s后拌和完毕，即可出盘。

自密实混凝土运输与浇筑运送自密实混凝土时要保持混凝土拌和物的均匀性，不产生离析、分层和前后不均匀等现象。浇筑前，混凝土输送泵的输送管线及出料

口的配置要事先加以规划，以保证自密实混凝土能有合适的流动距离。混凝土输送管路除出口处其它部位不得使用软管。由于自密实混凝土黏度比常规混凝土大，需要较大的泵送压力。

堆石混凝土的养护养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施，堆石混凝土的后期养护与常规混凝土基本相同，但由于自密实混凝土的水灰比较小，混凝土在终凝前的失水极易造成早期收缩裂缝，因此早期的养护非常重要。

3结语

水库大坝工程中采用堆石混凝土新技术施工，不但工艺简单、速度快、节约投资而且可以使用当地丰富的石料资源，大约可以节省40％的水泥用量，节约了投资成本，降低人工费，提高工效缩短施工工期，固废综合利用等优势。对此项新型自密实混凝土堆石坝的施工工艺、质量控制、经济及节能效益等方面进行探讨。

参考文献：

[1]安雪晖，佐藤文则．自密实混凝土在大坝建设中的应用：日本技术在中国[J]．日经建筑（日语）.2006（6）：22．24．

[2]黄佑光．混凝土在建筑工程中的施工技术及管理[J]．中国新技术新产品.2010（19）．