水利工程中堆石混凝土技術(shù)的應(yīng)用分析

摘要：最近幾年以來，我國新型了一種既節(jié)能又環(huán)保的施工手段，那就是堆石混凝土技術(shù)。它具有生態(tài)環(huán)境保護與節(jié)約資源的優(yōu)勢，這與我國可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)要求相符。本文筆者將針對該項技術(shù)所形成的效益展開進一步分析。

關(guān)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(dāng)前及未來的水利水電工程建設(shè)而言，其必須處理好怎樣優(yōu)質(zhì)、高效、迅速修復(fù)上述水利工程是至關(guān)重要的。唯有處理好上述問題才能確保當(dāng)前工程的完好率。

1 堆石混凝土施工程序與技術(shù)要求

1.1 施工程序

堆石混凝土技術(shù)的施工程序：首先要對倉面進行處理，然后穩(wěn)固支立模板，以不跑模為準(zhǔn)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(guān)鍵技術(shù)施工要求

（1）入倉堆石要求。①依據(jù)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(zhì)地堅硬的堆石材料。一般而言，堆石材料的粒徑不應(yīng)超過30cm，一旦選用粒徑在15cm至30cm間的堆石材料，應(yīng)對其加以論證；堆石料的粒徑最大不得大于結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)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(jié)合力度；對于有防滲部位，為防止其出現(xiàn)乳皮成毛線與雜物，應(yīng)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(fēng)砂槍或風(fēng)鎬草帽、以鋼釘耙拉毛或以鋼釬鑿毛等等。

（3）倉面養(yǎng)護規(guī)定。①施工過程中，倉面應(yīng)保持濕潤，光照強烈或大風(fēng)干燥時，應(yīng)進行噴霧或表面水分補償，保持表面不發(fā)白。②施工完畢后，倉面應(yīng)防止外來水流入。

2工程應(yīng)用

某水電站位于縣河干流上，是以發(fā)電、城市生活和工業(yè)供水為主，兼顧生態(tài)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(shè)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(shè)計壩高59m。因漿砌石施工速度慢，不能保證施工質(zhì)量，為了加快大壩施工進度，提高工程質(zhì)量，大壩壩體由漿砌石改為C15堆石混凝土。通過調(diào)研，結(jié)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(zhì)量隱患，并保證了工程質(zhì)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(shù)開始在電站應(yīng)用。

2.1堆石混凝土施工工藝

堆石混凝土施工技術(shù)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(xiàn)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(jīng)濟效益

（1）材料單價效益分析。C20常態(tài)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(chǎn)生巨大的經(jīng)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(jù)堆石混凝土設(shè)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(tài)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(jié)約材料費用122.75萬元。

（2）材料社會效益分析。常態(tài)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(chǔ)建筑材料的使用，降低了社會生產(chǎn)建設(shè)過程中的能耗總量。

2.2.2溫控節(jié)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(tài)混凝土小，施工所需澆筑溫度可相應(yīng)提高，因而骨料預(yù)冷要求降低，混凝土制備所需能耗也相應(yīng)大幅減少。

由于堆石混凝土絕熱溫升低，與常態(tài)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(yīng)力小于2.00 MPa，滿足溫控標(biāo)準(zhǔn)。常態(tài)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(qū)拱向和豎向拉應(yīng)力0.40 MPa和0.90 MPa，但夏季澆筑的混凝土拉應(yīng)力仍較大，局部區(qū)域拉應(yīng)力超過2.5 MPa。因此，較常態(tài)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(biāo)準(zhǔn)，減少壩體冷卻部位與冷卻時段，進而大幅減少由骨料預(yù)冷、壩體混凝土通水冷卻等溫控措施產(chǎn)生的能源消耗。

2.2.3技術(shù)優(yōu)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(xiàn)場控制管理更加簡便易行，專用自密實混凝土生產(chǎn)工藝簡單，使用當(dāng)?shù)卦弦椎?，其主要特性為流動性強，不離析。主要優(yōu)勢表現(xiàn)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(zhì)量和穩(wěn)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(wěn)定堆積構(gòu)成骨架，具有優(yōu)良的穩(wěn)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(jié)

統(tǒng)而言之，堆石混凝土施工技術(shù)集聚對環(huán)境影響小、施工成本少、施工便捷等優(yōu)勢于一身，特別是在石料資源充沛的區(qū)域，堆石混凝土有著十分寬廣的發(fā)展空間與運用價值。