高自密实堆石混凝土在御临河生态调节大坝水利工程中的应用

董 睆，王新华



高自密实堆石混凝土在御临河生态调节大坝水利工程中的应用

董 睆，王新华

（云南农业大学 水利学院，云南 昆明 650201）

高自密实堆石混凝土具有流动性、抗离析性、间隙通过性和自填性，能在不经振捣的情况下形成密实的混凝土结构，其抗压、抗剪强度、透水率满足设计及相关规范要求。

高自密实；堆石混凝土；水化热；透水率；抗压；抗剪强度；防渗面板；外加剂

一、工程概况

工程地点位于重庆御临河下游河段洛碛镇郑家湾，坝址距离御临河与长江的汇合口约2.7㎞，重庆御临河生态调节坝大坝主体工程，坝址以上控制集雨面积为3853㎞2，正常蓄水位172.2m,正常库容1082万m3，为Ⅲ等中型水库。工程采用重力坝加调度控制闸（由导流明渠改建），从左到右依次为非溢流坝、溢流坝、非溢流坝和调度控制闸等建筑物。坝轴线总长220.2m,其中河床坝长113.0m，坝高30m。

二、高自密实混凝土原材料的要求

高自密实混凝土从80年代在日本开始应用于建筑工程施工后，90年代我国就开始引进，在建筑工程施工应用后，已有一整套自密实混凝土配制、施工的经验。2005年后在水利筑坝工程、堤防/挡墙建设、隧洞衬砌工程、病险水库加固、水下混凝土工程、复杂地质条件下的基础处理、地质灾害防治、工程循环经济、混凝土防水防护等领域形成系统解决方案，不断创造着质量高、进度快、成本低、耗能少、污染小的新一代混凝土工程创新。

1.堆石混凝土坝体下游模板采用定型钢模进场后先对模板尺寸和质量进行验收，轴线尺寸、垂直度、标高等是否符合要求，墙身模板接缝、墙脚根部接缝严密并用砂浆坞脚；堆石混凝土坝体上游利用钢筋混凝土防渗面板不需另设模板，每次立1-2m高。

2.堆石料要新鲜、完整，质地坚硬，不得有剥落层和裂纹。堆石料可以是毛石、块石、粗料石和卵石，堆石料中部或其他部位厚度要求粒经不小于30cm，最大粒径以运输和方便入仓为限，但不宜大于1m，允许使用少量片石但其使用量不得超过堆石料总使用量的10%。堆石的运输采用自卸车直接入仓的方式。为避免车轮带入泥土，在入仓道路上设置冲洗台，对车轮进行冲洗。当没有合适的入仓道路时，堆石采用塔吊和吊车等其他方式入仓。坝体堆石料入仓采用人工平仓，计划坝体堆石料每层厚度为1-1.5m。

3.选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号不低于42.5。进场后经现场抽样检测合格后方可施工。

4.按照国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）的相关规定，要求所使用的粉煤灰等级不低于II级粉煤灰。

5.选用的细骨料要求质地坚硬，清洁、级配良好，细度模数为2.3~3.0，并要对所选用的砂进行抽样试验，以测定其可用性。只有抽检合格后才允许使用。

6.粗骨料施工时选用碎石作为混凝土拌制粗骨料。要求质地坚硬，清洁、级配良好，粒径在5~20mm，超径率不得超过5%。并要对所选用的碎石进行抽样试验，以测定其可用性。只有抽检合格后才允许使用。

7.外加剂从专业厂家采购合格的堆石混凝土专用外加剂，其性能要符合《混凝土外加剂》（GB/T8076-2008）和《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）中的相关规定。

三、高自密实堆石混凝土的施工工艺

自密实堆石混凝土(Rock-filled Concrete,简称RFC)是高性能混凝土的一种，也有人称为高流态混凝土。自密实混凝土拌和物工作性包括以下四个方面：流动性、抗离析性、间隙通过性和自填充性。它的主要性质是混凝土拌和物具有很高的流动性而不离散，不泌水，能靠自重自行填充模板内空间，且对于密集的钢筋和形体复杂的结构都具有良好的填充性，能在不经振捣的情况下，形成密实的混凝土结构，并且还具有良好的力学性能和耐久性能。鉴于自密实混凝土无需振捣，仅靠自重填充密实，因此自密实混凝土工作性能的检测方法与常态混凝土不同，主要采用坍落度、坍落扩展度试验和V型漏斗试验进行检测，以控制自密实混凝土的质量，坍落标准250-280mm，坍落度扩展度550-720mm，V漏斗通过时间5-15S。

通过对进场原材料进行检测合格后，通过试验室试配得到自密实混凝土的理论配合比，实际施工配合比要根据施工时骨料的含水率进行适量调整修正，得到最终施工配合比。施工期间原材料供应厂家发生变化后必须重新进行配合比的试验调整。

本工程采用双卧轴强制式搅拌机拌制自密实混凝土，自密实混凝土中粗细骨料水泥均由电子自动配料机配料。自密实混凝土搅拌顺序为：先将水泥粗细骨料原材料干拌均匀，再加入水和外加剂后搅拌1分钟以上（气温低于15摄氏度时搅拌时间要求不低于1分半钟），目测自密实混凝土的性能达到标准后方可出机。

自密实混凝土水平（包括低高程仓面）采用地泵输送，仓面升高以后垂直运输采用塔吊配以混凝土吊罐。自密实混凝土入仓前要检查拌合物质量，不合格的要禁止入仓。浇筑自密实混凝土时严禁在仓内加水。发现混凝土和易性较差时要采取加强措施（如添加外加剂、重新拌和等）。在浇筑过程中浇筑点的分布要均匀布置在整个仓面，其间距不得超过2m，必须在浇筑点的自密实混凝土填满后方可移动到下一个浇筑点，浇筑顺序要求单向不可在仓面往复浇筑。独立的场面自密实混凝土浇筑要求连续完成不能中断，如不可避免的出现中断时，中断时间不得超过45mins，否则应对已出机但未入仓的自密实混凝土作相应的处理，在未处理合格前不能再次入仓。自密实混凝土浇筑中断过长导致堆石体内混凝土丧失流动性时，应首先浇筑混凝土配合比的自密实砂浆，使其完成覆盖堆石混凝土内已丧失流动性混凝土的表面，才可继续浇筑自密实混凝土。

在浇筑完成后若表层的块石较少，可利用石料筛选剩余的小块石抛入仓面进行平仓工序。除表层自密实混凝土外，每一仓的顶面要留有块石棱角，块石棱角要高出自密实混凝土顶面约5-20cm，以便于下一仓的粘结。

当日平均气温高于15摄氏度时，混凝土浇筑完毕两天或混凝土强度不低于5Mpa时方可进行下一仓的堆石。气温低于15摄氏度时，间隔时间应根据实际情况相应延长，最重要的指标为混凝土强度不低于5Mpa。

冬季气温较低时对自密实混凝土要采取相应的措施进行保护，防止混凝土冻伤（如覆盖保温、蒸养、改变混凝土浇筑时间、加适量防冻剂等）。

四、自密实混凝土质量控制和检测

自密实混凝土拌和生产中要对各种原材料配料情况进行抽检，每一台班应不少于2次，发现配料偏差超出允许范围要及时纠正。自密实混凝土坍落度、坍落扩展度、V漏斗通过时间的实际情况应每4小时抽检一次，发现偏差超出允许范围要分析原因及时修正。

堆石混凝土容重及孔隙率：采用挖试坑的方法检测。在坝高1/3以下每浇筑5-10m高挖试坑一个；在坝高1/3至2/3挖试坑一个；在坝高2/3以上挖试坑一个。

堆石混凝土密实度检测：采用预埋钢管法检测。在堆石中预埋直接10cm的钢管，待堆石混凝土硬化后拔出，通过对孔内密实度的观测评定堆石混凝土的密实性，孔内缺陷面积不得超过总面积的5%。检测频率为每层每100㎡铺设一根检测管。堆石混凝土力学性能试验：采用堆石混凝土施工方法浇筑边长>50cm的堆石混凝土试块，通过实验室试压检测堆石混凝土的力学指标。

五、第三方检测结果并验证

由重庆两江新区建设投资有限公司委托长江勘测技术研究所检测，经长江勘测技术研究所检测透水率最大值为0.5Lu，最小值为0.1 Lu，设计值为5 Lu(1 Lu=1*10-12m/s)。取芯混凝土抗压强度最大值为69.5MPa，最小值为34.0MPa，设计强度为C30。堆石混凝土试坑容重最大为2.546T/m3，最小为2.542T/m3，设计为2.45 T/m3。

检测结果满足设计及有关规范要求（报告编号为CJKJSCRFC14-02）。经过2014年8月份50年以遇山洪考验，洪水最高水位为179m大坝安全运行.

六、自密实堆石混凝土新技术七大优势

RFC浇筑完成图

1.低水泥用量与低水化热

堆石混凝土采用大量块石作为原料，单m3RFC中专用高自密实性能混凝土用量不超过45%，同时可利用粉煤灰，矿渣粉、石粉等活性RFC浇筑完成或惰性掺合料，相较于传统混凝土技术，水泥用量可显著降低;C20等级堆石混凝土中的水泥含量一般不超过80kg/m3。根据工程实际数据，不同岩性C20堆石混凝土绝热温升不超过13∽18℃。在大体积混凝土施工中可以显著简化甚至取消温控措施。

2.综合性能稳定，安全系数高

相互搭接的堆石骨架在提高材料抗压、抗剪强度，抑制干缩变形，提高结构体积稳定性等方面都有着显著的效果。各项力学性能均能满足设计要求，特别是在抗压，抗剪强度方面有足够的安全富余系数，工程钻孔压水检测透水率能够满足低于1Lu的要求；

抗压强度为：fCRFC=(1.3∽1.5)fCRFC

抗拉强度为：flRFC=0.9f１HSCC

3.强化抗剪能力简化凿毛

由于大量块石的使用，提高了仓面层间的咬合能力，增强了堆石混凝土的抗剪能力，经过全尺寸试件大剪试验（堆石料为灰岩）结论得出，抗剪断参数为f=1.71,c=1.59Mpa同时，层间凸起的块石可以增大其表面粗糙度，进一步简化凿毛工序

4.高密实度保证与高容重

堆石混凝土中堆石含量超过５５％其容重明显高于普通混凝土砌石体，一般可达2.5t/ｍ３同时高自密实性能混凝土具有高流动性，抗分离性能好，填充能力可达到㎜级，可完全充填块石空隙，保证与堆石粘结紧密，保证堆石混凝土内部密实。

5.施工质量控制简便有效

堆石混凝土施工无需振捣，堆石入仓和RFC浇筑均可采用大规模机械完成，减少了人工的参与，从而避免了由人为因素造成的施工质量不稳定现象。

6.节能低碳创造绿色工程

堆石混凝土充分利用大量经济且容易获得的块石卵石为材料，最大限度地降低了胶凝材料用量的同时还在骨料破碎，混凝土生产浇筑等施工环节上大大的节约了能源，减小了二氧化碳的排放，变废为宝，实现循环利用，促进节能减。

7.与普通混凝土相比可大大节约工程建设投资

块石的大量使用可最大程度减少胶凝材料用量及混凝土生产、运输及浇筑用量，从而降低材料成本及施工成本；施工机械化程度高，简化或消除温控措施，浇筑过程免去振捣工序，减少了人工凿毛和人工成本的投入，通过对比分析，堆石混凝土比普通混凝土工程成本可降低20%左右。

[1]《胶结颗粒料筑填技术导则》[S].中国水利水电出版社,SL678-2014.

[2]《水工混凝土施工规范》[S].中国水利水电出版社,DL/T5144-2001.

[3]《混凝土大坝安全监测技术规范》[S].中国水利水电出版社,SDJ336-89.

责任编辑：常学宏

2015-03-17

董睆(1989-)，男，安徽阜阳人，云南农业大学水利学院硕士研究生。主要研究方向：水资源开发与利用。

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