自密实堆石混凝土在围滩水电站中的应用

王冰

（山西省水利水电科学研究院，太原 030002）

自密实混凝土（Self-Compacting Concrete，简称 SCC）是指在浇筑过程中无需任何振捣，仅依靠混凝土自重就能完全填充至模板内任何角落和钢筋间隙的混凝土。在传统的混凝土坍落度试验中，自密实混凝土能够达到260mm以上的坍落度、600mm以上扩展度，并且没有离析、泌水现象的发生。自密实堆石混凝土（以下简称“堆石混凝土”）是采用初步筛选的块石直接入仓，然后浇筑自密实混凝土，利用自密实混凝土的高流动性能，使其填充到堆石的空隙中，形成完整、密实、有较高强度的混凝土砌石体。堆石混凝土与埋石混凝土或抛石混凝土的主要差异在于含石量和施工工艺。堆石混凝土含石量大，施工时，先堆石后浇混凝土，无需振捣，而埋石混凝土或抛石混凝土则恰好相反。

1 围滩水电站工程概况

围滩水电站位于晋城市的丹河干流上，是晋城市城市生活和工业用水的水源地之一。枢纽坝址以上控制流域面积2 418.5km2。围滩水电站工程任务是以发电、城市生活和工业供水为主，兼顾生态旅游等综合利用；工程建设内容包括蓄水工程、供水工程、水电站工程及交通工程四部分。

围滩水电站大坝原设计为浆砌石重力坝，坝体为M10小石子砂浆砌石，上游设1.5m厚C25钢筋混凝土防渗面板，下游设1.0m厚C25钢筋混凝土护面，坝高59.0m。溢流面坝底最大宽度52.45m，坝顶宽8m，溢流堰净宽40m，堰顶高49.0m（从建基面算起）。浆砌石坝体施工速度慢，质量与混凝土坝相比相差较多，加之受地形条件限制，施工难度较大。根据上述情况，为了加快施工进度、提高工程质量，围滩水电公司通过对我省正在施工的恒山水库、清峪水库堆石混凝土坝的调研，特提出将围滩水电站浆砌石坝变更为C15堆石混凝土坝的方案。方案变更后，坝体的结构尺寸不变，可大大加快施工进度，提高坝体质量。

2 原理

“堆石混凝土”是清华大学发明的专利技术，已通过水利部科技成果鉴定，列入《2008年度水利先进实用技术重点推广指导目录》，获得了水利先进实用技术推广证书。

堆石混凝土施工首先将大粒径的石块入仓、形成有空隙的堆石体，然后从堆石体上部浇入堆石混凝土专用的自密实混凝土，利用其特有的高流动、抗离析、强填充粘结性能，依靠自重完全充填堆石空隙，形成完整、密实、有较高强度和低水化热的大体积混凝土。

我省的恒山水库及清峪水库均采用了堆石混凝土施工技术，实践证明堆石混凝土技术具有经济高效、质量可靠、节能环保及大幅度提高施工速度的优势。围滩水电站大坝采用堆石混凝土技术是必要的和可行的。

3 堆石混凝土施工方法

（1）基础面及施工缝处理。清除岩基上的杂物、泥土及松动岩石，并清洗。清洗后的基础岩面在堆石混凝土浇筑前应保持洁净和湿润。堆石混凝土清基与普通混凝土清基要求基本一致。不同浇筑层之间一般可不进行凿毛处理，因堆石混凝土表面一般有块石棱角出露，有利于浇筑层间的结合，但若表面有混凝土乳皮，应予以清除；若表面出现大面积自密实混凝土覆盖（即仓面未有块石棱角露出时），应进行凿毛处理。浇筑至仓面时可采用小块石抛填，以露出块石棱角。

（2）堆石入仓。块石入仓前应先进行冲洗，保持块石干净，以达到浆砌石规范要求。块石粒径原则上应控制在300～1 000mm，最小粒径不得小于150mm。同时还应控制小颗粒石料不得集中或大量分布在底层。有效地控制块石粒径级配并进行人工调整，避免表层堆石空隙过大，尽量将堆石的空隙率控制在40%左右。仓位周边采用浆砌石砌筑边墙作模板。使用机械将块石自然堆放入仓，然后由人工辅助调整堆积状态，并剔除不满足要求的小粒径石料。每仓堆石厚度控制在1.5m左右，一般根据块石粒径的大小控制堆积层数不超过4层。

（3）自密实混凝土浇筑。浇筑自密实混凝土时，由大坝前拌和站拌制混凝土，通过混凝土泵运至浇筑现场，在每一浇筑点的自密实混凝土填满后移至下一浇筑点浇筑，浇筑顺序应做到单向顺序，不可在仓面上往复浇筑。浇筑过程应连续，间隔时间应小于混凝土的初凝时间。每一仓（层）的浇筑顶面应留有块石棱角，块石棱角的高度应高于自密实混凝土顶面约50mm，以便与下一仓连接。

（4）堆石混凝土养护。浇筑完成后的堆石混凝土，根据天气情况及时洒水进行养护，养护方法及标准参照普通混凝土的养护要求。

4 堆石混凝土施工质量检测

围滩水电站工程中大量使用浆砌石及混凝土砌石，在实际建设过程中，存在施工效率较低及施工质量影响因素多的情况。清华大学专利技术--堆石混凝土技术具有工艺简便、施工效率高、质量均匀稳定且综合成本相对低廉等优点，能够有针对性地解决砌石技术中存在的诸多问题。为了验证堆石混凝土技术在围滩水电站大坝中应用的可行性，经业主、设计单位和清华大学水利系协商在大坝现场进行了堆石混凝土现场试验。现场使用的是千业牌矿渣硅酸盐32.5水泥。

4.1 自密实混凝土配合比

自密实混凝土的性能与原材料的性能密切相关，经试配，得到大坝自密实混凝土配合比见表1，自密实混凝土性能检测结果见表2，由表1和表2可知，可满足堆石混凝土技术要求。

表1 C15自密实混凝土配合比

表2 自密实混凝土性能检测结果

4.2 堆石混凝土综合性能的检测

4.2.1 试坑容重检测

试坑容重检测是堆石混凝土现场试验的检测内容之一，其检测结果能够直观快速地判定堆石混凝土的质量，其检测标准为堆石混凝土密度大于2 350kg/m3，该密度即为设计参数。由堆石混凝土试坑外观可知，其内部密实，混凝土与块石粘结良好。表3给出了堆石混凝土的试坑检测数据。由表3可知，堆石混凝土的干密度能够满足设计要求。

表3 堆石混凝土试坑容重检测数据

4.2.2 混凝土强度的检测

自密实混凝土强度的检测采用的是现场浇注时取样，用100mm×100mm×100mm的试模直接从浇注现场取样，试块在自然条件下养护，得出检测数据如表4。

表4 混凝土强度检测数据

5 结语

通过以上对自密实混凝土性能的介绍，可以看出自密实混凝土有它自身难以取代的优势和特点，结合堆石混凝土的施工工艺，可以解决大体积混凝土水化热带来的负面影响（避免大体积混凝土因高水化热产生裂缝），加快工期，同时由于采用堆石工艺可以大大节省混凝土用量，由于它施工简便，施工流程较少，可以节约大量人力与机械，节约工程投资，为工程带来巨大的效益。

综上所述，自密实堆石混凝土有它无可替代的优势，但是由于它是新型的浇注工艺，在某些方面还有自身的缺陷。比如为了加大它的流动性和缓凝时间，外加剂的掺量较大，对某些场地较小的工程，堆石入仓不能完全机械化，需要人工摆放，相信随着国内对自密实堆石混凝土的深入研究，一定可以解决这些难题，使自密实堆石混凝土更好地服务于水利水电施工中。