王冰

（山西省水利水電科學(xué)研究院，太原 030002）

自密實(shí)混凝土（Self-Compacting Concrete，簡(jiǎn)稱(chēng) SCC）是指在澆筑過(guò)程中無(wú)需任何振搗，僅依靠混凝土自重就能完全填充至模板內(nèi)任何角落和鋼筋間隙的混凝土。在傳統(tǒng)的混凝土坍落度試驗(yàn)中，自密實(shí)混凝土能夠達(dá)到260mm以上的坍落度、600mm以上擴(kuò)展度，并且沒(méi)有離析、泌水現(xiàn)象的發(fā)生。自密實(shí)堆石混凝土（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“堆石混凝土”）是采用初步篩選的塊石直接入倉(cāng)，然后澆筑自密實(shí)混凝土，利用自密實(shí)混凝土的高流動(dòng)性能，使其填充到堆石的空隙中，形成完整、密實(shí)、有較高強(qiáng)度的混凝土砌石體。堆石混凝土與埋石混凝土或拋石混凝土的主要差異在于含石量和施工工藝。堆石混凝土含石量大，施工時(shí)，先堆石后澆混凝土，無(wú)需振搗，而埋石混凝土或拋石混凝土則恰好相反。

1 圍灘水電站工程概況

圍灘水電站位于晉城市的丹河干流上，是晉城市城市生活和工業(yè)用水的水源地之一。樞紐壩址以上控制流域面積2 418.5km2。圍灘水電站工程任務(wù)是以發(fā)電、城市生活和工業(yè)供水為主，兼顧生態(tài)旅游等綜合利用；工程建設(shè)內(nèi)容包括蓄水工程、供水工程、水電站工程及交通工程四部分。

圍灘水電站大壩原設(shè)計(jì)為漿砌石重力壩，壩體為M10小石子砂漿砌石，上游設(shè)1.5m厚C25鋼筋混凝土防滲面板，下游設(shè)1.0m厚C25鋼筋混凝土護(hù)面，壩高59.0m。溢流面壩底最大寬度52.45m，壩頂寬8m，溢流堰凈寬40m，堰頂高49.0m（從建基面算起）。漿砌石壩體施工速度慢，質(zhì)量與混凝土壩相比相差較多，加之受地形條件限制，施工難度較大。根據(jù)上述情況，為了加快施工進(jìn)度、提高工程質(zhì)量，圍灘水電公司通過(guò)對(duì)我省正在施工的恒山水庫(kù)、清峪水庫(kù)堆石混凝土壩的調(diào)研，特提出將圍灘水電站漿砌石壩變更為C15堆石混凝土壩的方案。方案變更后，壩體的結(jié)構(gòu)尺寸不變，可大大加快施工進(jìn)度，提高壩體質(zhì)量。

2 原理

“堆石混凝土”是清華大學(xué)發(fā)明的專(zhuān)利技術(shù)，已通過(guò)水利部科技成果鑒定，列入《2008年度水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)重點(diǎn)推廣指導(dǎo)目錄》，獲得了水利先進(jìn)實(shí)用技術(shù)推廣證書(shū)。

堆石混凝土施工首先將大粒徑的石塊入倉(cāng)、形成有空隙的堆石體，然后從堆石體上部澆入堆石混凝土專(zhuān)用的自密實(shí)混凝土，利用其特有的高流動(dòng)、抗離析、強(qiáng)填充粘結(jié)性能，依靠自重完全充填堆石空隙，形成完整、密實(shí)、有較高強(qiáng)度和低水化熱的大體積混凝土。

我省的恒山水庫(kù)及清峪水庫(kù)均采用了堆石混凝土施工技術(shù)，實(shí)踐證明堆石混凝土技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)高效、質(zhì)量可靠、節(jié)能環(huán)保及大幅度提高施工速度的優(yōu)勢(shì)。圍灘水電站大壩采用堆石混凝土技術(shù)是必要的和可行的。

3 堆石混凝土施工方法

（1）基礎(chǔ)面及施工縫處理。清除巖基上的雜物、泥土及松動(dòng)巖石，并清洗。清洗后的基礎(chǔ)巖面在堆石混凝土澆筑前應(yīng)保持潔凈和濕潤(rùn)。堆石混凝土清基與普通混凝土清基要求基本一致。不同澆筑層之間一般可不進(jìn)行鑿毛處理，因堆石混凝土表面一般有塊石棱角出露，有利于澆筑層間的結(jié)合，但若表面有混凝土乳皮，應(yīng)予以清除；若表面出現(xiàn)大面積自密實(shí)混凝土覆蓋（即倉(cāng)面未有塊石棱角露出時(shí)），應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理。澆筑至倉(cāng)面時(shí)可采用小塊石拋填，以露出塊石棱角。

（2）堆石入倉(cāng)。塊石入倉(cāng)前應(yīng)先進(jìn)行沖洗，保持塊石干凈，以達(dá)到漿砌石規(guī)范要求。塊石粒徑原則上應(yīng)控制在300～1 000mm，最小粒徑不得小于150mm。同時(shí)還應(yīng)控制小顆粒石料不得集中或大量分布在底層。有效地控制塊石粒徑級(jí)配并進(jìn)行人工調(diào)整，避免表層堆石空隙過(guò)大，盡量將堆石的空隙率控制在40%左右。倉(cāng)位周邊采用漿砌石砌筑邊墻作模板。使用機(jī)械將塊石自然堆放入倉(cāng)，然后由人工輔助調(diào)整堆積狀態(tài)，并剔除不滿(mǎn)足要求的小粒徑石料。每倉(cāng)堆石厚度控制在1.5m左右，一般根據(jù)塊石粒徑的大小控制堆積層數(shù)不超過(guò)4層。

（3）自密實(shí)混凝土澆筑。澆筑自密實(shí)混凝土?xí)r，由大壩前拌和站拌制混凝土，通過(guò)混凝土泵運(yùn)至澆筑現(xiàn)場(chǎng)，在每一澆筑點(diǎn)的自密實(shí)混凝土填滿(mǎn)后移至下一澆筑點(diǎn)澆筑，澆筑順序應(yīng)做到單向順序，不可在倉(cāng)面上往復(fù)澆筑。澆筑過(guò)程應(yīng)連續(xù)，間隔時(shí)間應(yīng)小于混凝土的初凝時(shí)間。每一倉(cāng)（層）的澆筑頂面應(yīng)留有塊石棱角，塊石棱角的高度應(yīng)高于自密實(shí)混凝土頂面約50mm，以便與下一倉(cāng)連接。

（4）堆石混凝土養(yǎng)護(hù)。澆筑完成后的堆石混凝土，根據(jù)天氣情況及時(shí)灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)方法及標(biāo)準(zhǔn)參照普通混凝土的養(yǎng)護(hù)要求。

4 堆石混凝土施工質(zhì)量檢測(cè)

圍灘水電站工程中大量使用漿砌石及混凝土砌石，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，存在施工效率較低及施工質(zhì)量影響因素多的情況。清華大學(xué)專(zhuān)利技術(shù)--堆石混凝土技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)便、施工效率高、質(zhì)量均勻穩(wěn)定且綜合成本相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)，能夠有針對(duì)性地解決砌石技術(shù)中存在的諸多問(wèn)題。為了驗(yàn)證堆石混凝土技術(shù)在圍灘水電站大壩中應(yīng)用的可行性，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)單位和清華大學(xué)水利系協(xié)商在大壩現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了堆石混凝土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)使用的是千業(yè)牌礦渣硅酸鹽32.5水泥。

4.1 自密實(shí)混凝土配合比

自密實(shí)混凝土的性能與原材料的性能密切相關(guān)，經(jīng)試配，得到大壩自密實(shí)混凝土配合比見(jiàn)表1，自密實(shí)混凝土性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2，由表1和表2可知，可滿(mǎn)足堆石混凝土技術(shù)要求。

表1 C15自密實(shí)混凝土配合比

表2 自密實(shí)混凝土性能檢測(cè)結(jié)果

4.2 堆石混凝土綜合性能的檢測(cè)

4.2.1 試坑容重檢測(cè)

試坑容重檢測(cè)是堆石混凝土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的檢測(cè)內(nèi)容之一，其檢測(cè)結(jié)果能夠直觀快速地判定堆石混凝土的質(zhì)量，其檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為堆石混凝土密度大于2 350kg/m3，該密度即為設(shè)計(jì)參數(shù)。由堆石混凝土試坑外觀可知，其內(nèi)部密實(shí)，混凝土與塊石粘結(jié)良好。表3給出了堆石混凝土的試坑檢測(cè)數(shù)據(jù)。由表3可知，堆石混凝土的干密度能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

表3 堆石混凝土試坑容重檢測(cè)數(shù)據(jù)

4.2.2 混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)

自密實(shí)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)采用的是現(xiàn)場(chǎng)澆注時(shí)取樣，用100mm×100mm×100mm的試模直接從澆注現(xiàn)場(chǎng)取樣，試塊在自然條件下養(yǎng)護(hù)，得出檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4。

表4 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)數(shù)據(jù)

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)自密實(shí)混凝土性能的介紹，可以看出自密實(shí)混凝土有它自身難以取代的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，結(jié)合堆石混凝土的施工工藝，可以解決大體積混凝土水化熱帶來(lái)的負(fù)面影響（避免大體積混凝土因高水化熱產(chǎn)生裂縫），加快工期，同時(shí)由于采用堆石工藝可以大大節(jié)省混凝土用量，由于它施工簡(jiǎn)便，施工流程較少，可以節(jié)約大量人力與機(jī)械，節(jié)約工程投資，為工程帶來(lái)巨大的效益。

綜上所述，自密實(shí)堆石混凝土有它無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，但是由于它是新型的澆注工藝，在某些方面還有自身的缺陷。比如為了加大它的流動(dòng)性和緩凝時(shí)間，外加劑的摻量較大，對(duì)某些場(chǎng)地較小的工程，堆石入倉(cāng)不能完全機(jī)械化，需要人工擺放，相信隨著國(guó)內(nèi)對(duì)自密實(shí)堆石混凝土的深入研究，一定可以解決這些難題，使自密實(shí)堆石混凝土更好地服務(wù)于水利水電施工中。