堆石混凝土技术

土木工程术语

堆石混凝土施工技术是指将大粒径的块石直接堆放入仓，然后从堆石体的表面浇筑无需任何振捣的专用自密实混凝土，并利用专用自密实混凝土高流动性、高穿透性的特点，依靠自重完全填充堆石的空隙，形成完整、密实、水化热低、满足强度要求的大体积混凝土。堆石混凝土技术施工工艺简单，综合单价低，水化温升小，易于现场质量控制，施工效率高，工期短。在水利、电力、公路、铁路、市政、港口、能源等领域的大体积混凝土工程中具有广阔的发展前景。

介绍

堆石混凝土（Rock Filled Concrete，简称RFC），是利用自密实混凝土（SCC）的高流动、抗分离性能好以及自流动的特点，在粒径较大的块石（在实际工程中可采用块石粒径在300mm以上）内随机充填自密实混凝土而形成的混凝土堆石体。它具有水泥用量少、水化温升小、综合成本低、施工速度快、良好的体积稳定性、层间抗剪能力强等优点，在迄今进行的筑坝试验中已取得了初步的成果。

堆石混凝土在大体积混凝土工程中具有广阔的应用前景，目前主要用于堆石混凝土大坝施工。自密实混凝土（Self-compacting Concrete，简称SCC），是具有高流动性、不离析均匀性和稳定性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土。堆石混凝土是在2003年由清华大学的金峰教授和安雪晖教授首先提出，并申请了国家专利。

2012年6月7日，为贯彻落实《循环经济促进法》，推广先进技术、工艺和设备，提升循环经济发展技术支撑能力和装备水平，提高资源产出率，国家发展和改革委员会发布《国家鼓励的循环经济技术、工艺和设备名录（第一批）》，“低水泥用量堆石混凝土技术”成功入围该名录。堆石混凝土已在宝泉水库、向家坝水库、山西恒山、清峪水库、枕头坝水电站等工程得到应用。

特点与性能优势

堆石混凝土施工技术作为一种全新的大体积混凝土施工技术，利用了大量的块石作为建筑材料，并且充分发挥了我们研发的低水化热专用自密实混凝土性能优势，除强度、弹模等基本力学性能与普通大体积混凝土相近以外，还具有以下特点和性能优势。

（1）低水泥用量与低水化热

常规的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；其单方水泥用量与碾压混凝土相当，与常规混凝土相比减少了70%左右。其原因在于堆石混凝土使用了大量的块石（约55%）作为主要建筑材料，只需要使用45%的专用自密实混凝土进行空隙的充填，配合我们独有的低水泥自密实混凝土配合比设计方法保证了低水泥用量的实现。工程实测的大体积混凝土实际水化温升在10℃左右，在大体积混凝土施工过程中可以减少，甚至取消温控措施。

（2）高密实度与高强度保证率

通过独有的外加剂和配合比设计方法，我们能够使用国内各地区不同的原材料配制出低成本、超强穿透填充能力、高粘结力的专用自密实混凝土，保证堆石混凝土的充填密实，提高混凝土和块石表面的粘结力，最终形成完整密实，有高强度保证率的堆石混凝土。实际工程应用的检测数据表明，堆石混凝土的实际密度大于普通混凝土，具有很好的强度性能和抗渗性能。

（3）显著提高工效，缩短工期

堆石混凝土施工所使用的机械设备均为常规设备，减少了混凝土的生产和浇筑量，免除了混凝土浇注的振捣工序，减少和消除了温控措施和层面处理措施，施工工艺简单。实际工程应用表明，堆石混凝土技术可以采用机械化施工，最大限度地降低了工人技术水平和质量管理水平对工程质量的影响，在提高了施工质量的基础上，明显缩短了工期。

（4）显著降低施工成本

实际工程应用实例表明，堆石混凝土技术通过大量块石的使用、低水泥用量、工艺的简化、工效的提高，使其施工成本与其他大体积混凝土施工技术相比有显著降低。

（5）良好的体积稳定性

堆石混凝土具有大块石稳定堆积构成的骨架，因而具有优良的体积稳定性，体积收缩小，具有较强的抗裂能力。

（6）层间抗剪能力强，简化凿毛工序

堆石混凝土施工工艺保证施工层面会有大量的块石棱角裸露，增加了层间混凝土的结合面，通过混凝土与块石棱角的咬合可提高堆石混凝土层间的抗剪能力，可以免除或者简化层间结合面的凿毛工序。

（7）技术先进，适应面广

堆石混凝土技术已经在北京、河南、四川、贵州、新疆、江西、山西等省区的实际工程中开始应用，所用的堆石既有块石，也有卵石；自密实混凝土的粗、细骨料既有人工碎石和人工砂，也有天然卵石和天然砂；所有工程都使用当地的水泥和粉煤灰。这些应用成果表明，堆石混凝土技术以及我们开发的低水化热低成本自密实混凝土配合比设计方法和专用外加剂，能够适应国内各地不同的原材料，具有广泛的适应性。

应用实例

目前堆石混凝土技术已开始得到工程界的认同，在众多工程开始推广应用，例如，已完成的项目，包括：

（1）河南宝泉抽水蓄能电站工程

宝泉抽水蓄能电站是装机120万千瓦的大型抽水蓄能电站，通过现场试验和工程应用考验，在上库副坝及上库基坑回填等多个部位先后推广采用堆石混凝土技术，目前已成功使用近5万立方米。

（2）四川金沙江向家坝水电站沉井填芯工程

向家坝工程是长江干流的特大水电站工程，向家坝工程的10个沉井为国内最大的沉井群，最大回填高度达57.4米，是向家坝工程的关键项目。经过现场试验和工程应用考验，最终全部采用堆石混凝土回填，共约7万立方米。单个沉井回填工期由原素混凝土回填方案的20~30天缩短到5~7天。

（3）北京军区某部蓄水池工程

为堆石混凝土重力坝工程，坝高14米，全部采用堆石混凝土建设，约2000立方米。已完建投入运行，成本远低于普通混凝土。

另外，还有一些项目正在进行，包括：

（4）山西临汾清峪水库重力坝：最大坝高38.3米。堆石混凝土方案已通过审查，目前已开工建设，2009年春开始堆石混凝土浇筑，总方量约4~6万立方米。

（5）贵州龙里石龙沟水库双曲拱坝：最大坝高44.9米。堆石混凝土方案已通过审查，目前已开工建设，预计2008年底开始堆石混凝土浇筑，总方量约2~3万立方米。

（6）大同恒山水库双曲拱坝加固工程：最大坝高69米。采用堆石混凝土加固，初步设计已通过审查，预计2008年11月进行施工招标，2009年4月开始堆石混凝土浇筑。