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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-06-07浏览：57次
摘要：堆石混凝土技术是在自密实混凝土技术上发展出的一种新型大体积混凝土施工技术，已经开始应用于水电、水利、交通等多个领域。本文通过已经实施的工程案例，结合堆石混凝土的技术论文对相关研究进展进行综述。
关键词：堆石混凝土；工程案例；综述
1引言
堆石混凝土（Rock-FilledConcrete，简称RFC）是指利用专用自密实混凝土（Self-CompactingConcrete，简称SCC）完全填充大粒径块石或卵石堆积空隙所形成的完整密实的混凝土。
堆石混凝土的出现，源于二十一世纪开始的中国水电建设高潮。为降低大体积混凝土特别是大坝混凝土的水化热和成本，需要加大粒径骨料，提高骨料用量。但受到目前拌和与振捣设备能力的限制，使用四级配（150mm）以上的骨料难以保证混凝土质量。如果采用混凝土砌石、毛石混凝土、埋石混凝土等方式筑坝，则需要较多的技术工人，施工质量主要受工人技术水平和责任心控制。在目前的技术和管理水平下，也不易控制混凝土质量。
为保证大粒径骨料混凝土的浇筑质量，结合现有混凝土施工的最新研究方向，我国学者提出使用自密实混凝土(SelfCompactingConcrete，简称SCC)来解决大体积大粒径混凝土的浇筑工艺。即利用自密实混凝土的自重，就能浇注到仓面内各个角落，而不需任何振捣。根据这一思路，2003年北京清华大学的金峰、安雪晖等学者，在SCC的基础上发明了RFC。
图1堆石混凝土施工技术示意图
2堆石混凝土的特点
根据自密实混凝土发展起来的堆石混凝土与常规浇注、振捣的大体积混凝土最大的区别在于，它的匀质性、填密性完全靠在自身的重量作用下，能够自流平填密。堆石混凝土施工技术作为一种全新的混凝土施工技术，利用了大量的块石作为建筑材料，并且充分发挥了低水化热专用自密实混凝土性能优势，具有以下特点和性能优势。
（1）低水泥用量与低水化热
C15～C25堆石混凝土水泥用量一般在70～100kg/m3，绝热温升仅15－17℃，实际大体积混凝土工程中实测的水化温升仅10℃左右，可以减少，甚至取消温控措施。
（2）高密实度与高强度保证率
多个工程实例表明，国内各地区的原材料均可以用于堆石混凝土。实际工程应用的检测数据表明，堆石混凝土的实际密度一般在2.5t/m3左右，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
堆石混凝土施工完全采用常规机械设备，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，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，增加了混凝土层间结合面的抗剪能力，对于无抗渗要求的部位，可以免除层间结合面的凿毛工序。
此外，根据实际工程案例测算。采用堆石混凝土施工后，可减少施工拌合系统规模；降低混凝土单价，从而节省工程投资。
3堆石混凝土研究现状
堆石混凝土技术发展至现在，已经通过各种实验室和现场工程试验验证自密实混凝土可以很好地填充堆石体之间孔隙形成致密结构，并且硬化后的堆石混凝土具有满意的力学性能和耐久性能。
3.1填充性能
通过有机玻璃模具中进行的堆石混凝土填充试验，自密实混凝土均在堆石体中形成从浇筑点向外扩展的斜面。新浇筑自密实混凝土由斜面向前推进，能够很好地填充堆石体的孔隙，形成完好的混凝土块。表面自密实混凝土在堆石体的三维空隙中具有良好的通过性能。
3.2力学性能
通过对堆石混凝土试件进行弯曲试验后，发现自密实混凝土能够很好地填充堆石体的内部空间，没有明显孔隙。弯曲加载形成的破坏断面较为平整，穿过该截面的堆石块体均被截断，没有在骨料表面产生泌水现象。
通过150mm×150mm×300mm的试件进行轴心抗压实验，表面堆石混凝土强度高于填充堆石体所用的自密实混凝土强度。堆石混凝土中自密混凝土与石块之间具有良好的胶结能力。
3.3抗渗性能
通过对堆石混凝土试件普通部位、热缝部位、冷缝部位的切块取样试验表明，堆石混凝土抗渗等级能够满足一般水工结构要求。
3.4结构性能
通过堆石混凝土梁构件的试验，研究配筋结构的抗弯和抗剪承载能力。对比自密混凝土和堆石混凝土，发现强度相同时，堆石混凝土的可提高梁的剪切承载力和弯拉承载力。
4堆石混凝土的施工
4.1施工工序
堆石混凝土的施工流程见下图，有6道主要工序
4.1.1堆石的选取
选取粒径不小于20cm的块石，根据堆石运输机入仓能力，选择尽可能大的块石。
4.1.2清理混凝土仓面与清洗块石
块石及混凝土仓面的处理与常规混凝土相同，无特殊要求
4.1.3安装模板或砌筑石墙
模板的安装比常规混凝土更为严格，必须保证更好的稳定性、刚度和密闭性；如果对外观无特殊要求可采用砌筑石墙代替模板。
4.1.4堆石入仓
可采用自卸车入仓形成自然堆积状态即可，辅以人工码放会使其堆石密度加大，经济性更加突出。
4.1.5自密实混凝土的生产与浇筑
使用拌合系统生产的自密实混凝土，用泵车输送至现场直接浇筑，无需振捣即可密实。4.1.6连续循环施工浇筑实现多层浇筑
每层堆石混凝土的浇筑高度不宜超过150cm，但可以连续循环。即，在第一层堆石混凝土浇筑完成4h内，可以循环堆石入仓浇筑自密实混凝土。一旦保证堆石入仓能力和混凝土生产能力，可形成连续循环浇筑，大大提高施工进度。
4.2施工流程
堆石混凝土的流程见下图：
图2堆石混凝土施工流程图
5 堆石混凝土的应用及研究现状
5.1应用领域
堆石混凝土工程应用的首例，是在2007年底在北京某部队蓄水池工程的挡水重力坝。随后，RFC的应用范围和使用数量日趋增加：
5.1.1堆石混凝土坝
比较典型的工程应用实例为：河南宝泉抽水蓄能电站副坝、冲沟回填。山西省临汾市清峪水库的重力坝（坝高42.3m），山西省大同市恒山水库的拱坝加固工程（坝高69m），均全面采用堆石混凝土技术，已分别于2009年3、4月份正式开工。
5.1.2抛石型堆石混凝土回填
向家坝水电站的沉井群填芯混凝土工程中成功应用12万m3，该工程大型沉井群由10个大型沉井组成。井筒最大深度达57m，井间间距仅2m，相互干扰大，工期紧。如按照常态混凝土工艺施工单个沉井填芯混凝±施工工期为1.5个月，采用抛石型堆石混凝土施工工艺后，单个沉井混凝±施工工期缩短为6天。大大节约了工期，避免了施工干扰，降低劳动强度。
5.1.3铁路、公路交通
新疆兰新线乌西至精河段增建二线工程（铁路）中使用堆石混凝土替代C15、C20片石混凝土，该工程中原设计路堤坡面防护工程为C15片石混凝土、挡土墙为C20片石混凝土。由于新疆北疆地区片石缺乏，使用堆石混凝土取代片石混凝土和常规混凝士不仅有利于施工成本的降低，而且能够更加有效的保证施工进度和质量。
新疆赛里木湖至果子沟口段公路改建高速路工程使用堆石混凝土施工技术替代混凝土砌石，本工程进行了现场试验后，在赛—果高速的挡土墙工程中大量使用。
6结论
堆石混凝土施工技术从2003年提出，至今已经通过各种室内试验和现场试验证明了该技术的可行性。实施后的堆石混凝土质量稳定，可满足工程实际需要。而且对视混凝土技术的施工工艺简单，施工效率高，水化温升低。很适合应用在各种大体积建筑物浇筑中，具有广阔的前景。
目前堆石混凝土混凝土的研究和应用还处于初期阶段，在配合比设计、性能评定、质量控制、施工技术等方面均有待试验和理论方面的深入研究。
参考文献
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[2]石建军,周绍青,张志恒,金峰,张楚汉,杨晓锋,秦至谦.自密实堆石混凝土梁
的正截面受力性能[J].水利与建筑工程学报,2005,3(4):33-35.
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《堆石混凝土的最新进展综述》
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文章名称： 堆石混凝土的最新进展综述
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