水利工程中堆石混凝土技術的應用分析

摘要：最近幾年以來，我國新型了一種既節能又環保的施工手段，那就是堆石混凝土技術。它具有生態環境保護與節約資源的優勢，這與我國可持續發展的相關要求相符。本文筆者將針對該項技術所形成的效益展開進一步分析。

關鍵詞：施工工藝；堆石混凝土；效益

最近幾年以來，隨著使用時間的增加，混凝土慢慢老化，裂縫隨之增多，混凝土抗疲勞能力與安全性能減弱、表層侵蝕厲害。因此，對于當前及未來的水利水電工程建設而言，其必須處理好怎樣優質、高效、迅速修復上述水利工程是至關重要的。唯有處理好上述問題才能確保當前工程的完好率。

1 堆石混凝土施工程序與技術要求

1.1 施工程序

堆石混凝土技術的施工程序：首先要對倉面進行處理，然后穩固支立模板，以不跑模為準繩；緊接著擇出粒徑在30cm至1m之間的石塊入倉，一旦倉面達到15cm至2m的時候，著手對專用自密實混凝土進行澆筑，知道澆筑倉面不流動為止。

1.2關鍵技術施工要求

（1）入倉堆石要求。①依據飽和抗壓強度將堆石材料分成六級，也就是不超過70MPa、50MPa、80MPa、60MPa、和40MPa。②堆石混凝土使用的堆石材料需為完整、新鮮、沒有裂紋與剝落層、質地堅硬的堆石材料。一般而言，堆石材料的粒徑不應超過30cm，一旦選用粒徑在15cm至30cm間的堆石材料，應對其加以論證；堆石料的粒徑最大不得大于結構斷面的厚度的一半、最小邊長的四分之一。

（2）堆石混凝土倉面澆筑要求。①對于無防滲部位，應進行簡單拉毛處理，清洗干凈確保其沒有雜物存在；對于普通層面，應用許多塊石對自密實混凝土澆筑直至其比澆筑面高出5cm到15cm為止，加大層面結合力度；對于有防滲部位，為防止其出現乳皮成毛線與雜物，應進行鑿毛處理，并將表面清洗干凈使其無積水存在。②基巖面要求將雜物、松動的塊石、泥土等清除干凈，并確保沒有積水存在。③封頂要求以高壓水槍沖毛、以風砂槍或風鎬草帽、以鋼釘耙拉毛或以鋼釬鑿毛等等。

（3）倉面養護規定。①施工過程中，倉面應保持濕潤，光照強烈或大風干燥時，應進行噴霧或表面水分補償，保持表面不發白。②施工完畢后，倉面應防止外來水流入。

2工程應用

某水電站位于縣河干流上，是以發電、城市生活和工業供水為主，兼顧生態旅游等綜合性水利工程。2009年10月，堆石混凝土澆筑工作開始，2010年9月，主壩澆筑完成。水電站壩型原設計為漿砌石重力壩，由溢流壩段、非溢流壩段及沖沙閘段組成，水庫最大設計壩高59m。因漿砌石施工速度慢，不能保證施工質量，為了加快大壩施工進度，提高工程質量，大壩壩體由漿砌石改為C15堆石混凝土。通過調研，結合工程材料價格情況分析，堆石混凝土方案成本與原方案相比增加很少，大大提高了施工進度，減少了人工施工帶來的質量隱患，并保證了工程質量，原來計劃近百人的施工隊伍精簡到20多人，施工速度反而提高4倍，因此，堆石混凝土技術開始在電站應用。

2.1堆石混凝土施工工藝

堆石混凝土施工技術主要由堆石人倉和澆筑自密實混凝土兩道工序組成：（1）通過自卸汽車、裝載機或挖掘機等機械將粒徑在30 cm以上的塊石自然堆放人倉，必要時可使用人工輔助；（2）將自密實混凝土從拌和樓運至現場，采用泵送方式直接從堆石體表面倒人澆筑，利用自密實混凝土在堆石體中的良好流動性能，使其能很好地填充堆石體間的空隙，形成致密的堆石混凝土。

2.2工程效益分析

2.2.1經濟效益

（1）材料單價效益分析。C20常態混凝土（二級配）材料費為204.76元/耐，專用自密實混凝土材料費為329.98元/m3。由于堆石混凝土是由廉價的塊石和專用自密實混凝土組成的，塊石的大量使用降低了工程造價，產生巨大的經濟效益。堆石混凝土材料費估算公式如下：

堆石混凝土材料費二專用自密實混凝土材料費×堆石孔隙率+石塊材料費×堆石堆積率。根據堆石混凝土設計方案，堆石堆積率為60 %，堆石孔隙率為40 %，石塊材料費為54.35元/m3，計算得到的堆石混凝土材料費為164.60元/廳。在計取專利費用后，堆石混凝土材料費可視為174.60元/ m3。本工程混凝土總量為40 698.8 m3，常態混凝土材料總費用為833.35萬元，堆石混凝土材料總費用為710.60萬元，總計節約材料費用122.75萬元。

（2）材料社會效益分析。常態C20混凝土二級配水泥用量為340 kg/ m3，三級配每立方水泥用量為280 kg/ m3；專用自密實混凝土水泥用量為217 kg/ m3，粉煤灰用量為308t，總膠凝材料用量為525 kg/ m3，

折算到堆石混凝土中，每方膠凝材料用量計算公式為：堆石混凝土膠凝材料用量=專用自密實混凝土膠凝材料用量×堆石孔隙率。計算得到堆石混凝土膠凝材料用量僅為210 kg/ m3。水泥及膠凝材料用量的減少降低了社會高能耗基礎建筑材料的使用，降低了社會生產建設過程中的能耗總量。

2.2.2溫控節能

由于堆石混凝土單位體積的水泥含量少，且采用大量的塊石作為原材料，因此其水化溫升較常態混凝土小，施工所需澆筑溫度可相應提高，因而骨料預冷要求降低，混凝土制備所需能耗也相應大幅減少。

由于堆石混凝土絕熱溫升低，與常態混凝土相比，可降低10℃左右，在不采取任何溫控措施情況下，拱向、豎向拉應力小于2.00 MPa，滿足溫控標準。常態混凝土即使進行一期水冷，也只能降低4 - 5 ℃，分別降低夏季澆筑區拱向和豎向拉應力0.40 MPa和0.90 MPa，但夏季澆筑的混凝土拉應力仍較大，局部區域拉應力超過2.5 MPa。因此，較常態混凝土，壩體后期溫度控制所需冷卻部位與冷卻時段大為減少，冷卻用水總量大幅減少，其制備所需能源消耗得到有效降低。

綜上所述，采用堆石混凝土可降低溫控標準，減少壩體冷卻部位與冷卻時段，進而大幅減少由骨料預冷、壩體混凝土通水冷卻等溫控措施產生的能源消耗。

2.2.3技術優勢

堆石混凝土施工過程簡單，最大限度地降低了混凝土倉面施工人員和機械的工作量，現場控制管理更加簡便易行，專用自密實混凝土生產工藝簡單，使用當地原料易得，其主要特性為流動性強，不離析。主要優勢表現在以下幾方面：（1）堆石混凝土避免了混凝土振搗密實的過程，消除了人為的不利干擾，施工質量和穩定性更容易保證；（2）堆石混凝土施工工藝簡單，能大幅地提高大倉面素混凝土的施工效率，有效縮短工期；（3）堆石混凝土使用了大量的塊石作為原材料，大大降低了綜合成本；（4）堆石混凝土由大塊巖石穩定堆積構成骨架，具有優良的穩定性，體積收縮小；（5）堆石混凝土可減少或免除鑿毛工序，提高施工速度。

3總結

統而言之，堆石混凝土施工技術集聚對環境影響小、施工成本少、施工便捷等優勢于一身，特別是在石料資源充沛的區域，堆石混凝土有著十分寬廣的發展空間與運用價值。