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【摘 要】堆石混凝土技术（简称RFC）是在自密实混凝土技术上发展出的一种新型大体积混凝土施工技术，现已经开始应用于水利工程。文中简述了堆石混凝土的发展概况、原理，通过堆石混凝土试验证明自密实碓石混凝土较其他混凝土有良好的优越性，并举例说明了碓石混凝土在水利大坝工程中的应用。
【关键词】堆石混凝土；技术原理；水利工程应用；实用优势
1.背景
水利工程混凝土由于其大体积的特点，要尽量降低混凝土的水化热和成本，也就是应该尽量降低水泥用量。一般而言，采用大粒径骨料可以起到这样的作用。但是在常规混凝土在施工过程中，受到拌和能力、振捣能力和骨料分离的限制，最大粒径一般均小于150mm。毛石混凝土和浆砌石可以减少水泥用量，但对施工人员技术要求高，混凝土强度较低， 施工质量不易保证，施工速度较慢。
2.碓石混凝土的原理
自密实混凝土（ 简称SCC）是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。
堆石混凝土是利用自密实混凝土的高流动、抗分离性能好以及自流动的特点，在粒径较大的块石内随机充填自密实混凝土而形成的混凝土堆石体。该技术利用自密实混凝土充填大粒径堆石的空隙形成大体积混凝土。
利用自密实混凝土和预填堆石相结合， 实现一种新的大坝混凝土施工方式， 将混凝土的粗骨料直接采用初步筛分的堆石， 直接入仓， 必要时还可以考虑采用振动碾将其适当碾压密实， 然后浇筑自密实混凝土，利用自密实混凝土的高流动性能， 使得自密实混凝土自流， 填充到堆石的空隙中， 形成完整的，高强度的混凝土。
3.碓石混凝土技术研究现状
3.1堆石混凝土填充性能试验
由于堆石混凝土的核心在于自密实混凝土在堆石空隙中的流动性能，堆石空隙越小自密实混凝土的流动性要求越高。因此，在有机玻璃模具中进行堆石混凝土填充试验。
试验中发现自密实混凝土能够很好地填充堆石体的孔隙，试验中没有发现明显的孔隙，断面平整，有个别大骨料断裂，说明自密实混凝土与堆石骨料的粘结良好。
3.2堆石混凝土抗渗性能试验
碓石混凝土技术运用于水工建筑物中的一个基本要求就是它的抗渗性能达标。
从堆石混凝土试件的普通部位、热缝部位和冷缝部位切割取样，进行抗渗性能试验检测。对于普通部位和热缝处的堆石混凝土而言，其抗渗等级能够达到W30以上，远远超出了一般水工结构物的标准，即使是抗渗相对薄弱的冷缝处，其抗渗等级也达到了W14，也能满足一般要求，表明填充良好的堆石混凝土具有优良的抗渗性能。
3.3碓石混凝土强度性能试验
通过试验模拟实际施工过程，对试件进行轴心抗压试验，其平均强度为22.0MPa，而充填堆石所使用的SCC的28d实际强度为17.2 MPa，表明堆石混凝土强度高于充填堆石所使用的自密实混凝土强度，或至少不低于自密实混凝土强度。
4.碓石混凝土技术在水利工程中的应用
堆石混凝土技术发展至今，早已经成为工程界的重要技术之一，更是水利部推广中心近年来最为核心的推广项目。因此，在水利工程项目建设过程中，堆石混凝土技术得到了广泛的应用。
2008年，堆石混凝土推广应用的代表性项目是山西临汾清峪水库。混凝土重力坝坝高42.6米，至2009年10月，主坝浇筑堆石混凝土3万立方米。因为堆石混凝土技术在清峪水库的成功应用，不仅推动了山西省堆石混凝土技术应用市场，并且还成了各地减碳工程的学习样板（福建省武夷山洋庄防洪堤工程就是学习了清峪水库的经验）。
2010 年，堆石混凝土技术应用的代表项目是广东中山的长坑三级水库。长坑三级水库建成于1974年，总库容量161.32万立方米，原坝是一座小（Ⅰ）型水利工程。受当时当时资金和施工条件的限制，由浆砌石坝和土坝组成的水库大坝建设质量较差，运行三十年后漏水日趋严重从而进行拆除重建。为了降低大体积混凝土的水化热，防止大坝开裂，且又能在较低的施工条件下保证工程质量，重建的长坑水库大坝设计为堆石混凝土重力坝。
2011年在河南省又建成并投入使用了一个采用堆石混凝土技术的成功实例——河南宝泉抽水蓄能电站工程。宝泉蓄能电站为装机120万千瓦的大型蓄能电站，是一等大型（Ⅰ）工程。宝泉抽水蓄能电站上库副坝砌石混凝土施工过程中存在施工质量难于保证，施工效率低，工期延误等比较严重且不易解决的问题。因此采用堆石混凝土施工技术代替原设计的砌石混凝土技术。事实证明，堆石混凝土在宝泉上库副坝和冲沟回填过程中浇筑的近5万立方米的堆石混凝土是成功的。英国《国际水电与大坝建设》杂志和与日本《土木工程会刊》都相继刊发文章，报道了堆石混凝土在宝泉抽水蓄能电站上库副坝的使用情况。
2011年至今，是堆石混凝土推广应用项目较多的一年，黑龙江东升电站，安徽大龙潭水库，云南虎跳峡水库、普腊水库等均采用堆石混凝土技术施工。
5.碓石混凝土应用的优点
堆石混凝土由于其独特的施工工艺，使得其比常规混凝土具有显著的工程、经济、环境保护优势：
（1）堆石混凝土技术施工工艺简单、施工速度快、施工质量容易保证，减少施工工期。
（2）单位体积水泥量少、水化温升低、温控简单、综合单价低。 它具有水泥用量少、水化温升小、综合成本低、施工速度快、良好的体积稳定性、层间抗剪能力强等優点，在迄今进行的水利工程筑坝试验中已取得了初步的成果。堆石混凝土技术的大粒径块石可以不经过任何处理直接进行堆石入仓，大大减小了骨料破碎和筛分的工作量。
（3）在浇筑过程中只需要拌和小于总体积一半的自密实混凝土，减小了混凝土拌和设备的规模，进而减轻了环境负荷和能源消耗。
6.总结
在堆石混凝土的调查研究中，不难看出在未来的水利工程中，这种具备了显著的工程和经济优势的材料会越来越受到工程师的青睐。
经过查看相关资料并进行了对比，堆石混凝土的环境友好度优于普通混凝土和辗压混凝土，每方可以比常规混凝土和碾压混凝土分别节省381.64MJ和312.52MJ的能量，并且分别减少大气中排放39.36kg和25.68kg的二氧化碳。充分说明了堆石混凝土环境的优越性，走在可持续发展的道路上，我们需要在绿色建筑材料方面要投入更多的精力。
【参考文献】
[1]金峰，安雪晖，石建军，张楚汉.堆石混凝土及堆石混凝土大坝[J].水利学报，2005，36（11）：1347-1352.
[2]黄绵松，周虎，安雪晖，金峰.堆石混凝土综合性能的试验研究[J].建筑材料学报，2008，11（2）：206-211.
[3]尹蕾.堆石混凝土的应用现状与发展趋势[J].水利水电技术，2012，43（7）：1-4.
[4]黄绵松，周虎，安雪晖，金峰.堆石混凝土筑坝技术的环境影响评价[C].昆明：水电·2006国际研讨会，2006：958-965.
[5]杨泽艳，周建平，蒋国澄，孙永娟.中国混凝土面板堆石坝的发展[J].水力发电，2011，37（2）：18-23.
【关键词】堆石混凝土；技术原理；水利工程应用；实用优势
1.背景
水利工程混凝土由于其大体积的特点，要尽量降低混凝土的水化热和成本，也就是应该尽量降低水泥用量。一般而言，采用大粒径骨料可以起到这样的作用。但是在常规混凝土在施工过程中，受到拌和能力、振捣能力和骨料分离的限制，最大粒径一般均小于150mm。毛石混凝土和浆砌石可以减少水泥用量，但对施工人员技术要求高，混凝土强度较低， 施工质量不易保证，施工速度较慢。
2.碓石混凝土的原理
自密实混凝土（ 简称SCC）是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土。
堆石混凝土是利用自密实混凝土的高流动、抗分离性能好以及自流动的特点，在粒径较大的块石内随机充填自密实混凝土而形成的混凝土堆石体。该技术利用自密实混凝土充填大粒径堆石的空隙形成大体积混凝土。
利用自密实混凝土和预填堆石相结合， 实现一种新的大坝混凝土施工方式， 将混凝土的粗骨料直接采用初步筛分的堆石， 直接入仓， 必要时还可以考虑采用振动碾将其适当碾压密实， 然后浇筑自密实混凝土，利用自密实混凝土的高流动性能， 使得自密实混凝土自流， 填充到堆石的空隙中， 形成完整的，高强度的混凝土。
3.碓石混凝土技术研究现状
3.1堆石混凝土填充性能试验
由于堆石混凝土的核心在于自密实混凝土在堆石空隙中的流动性能，堆石空隙越小自密实混凝土的流动性要求越高。因此，在有机玻璃模具中进行堆石混凝土填充试验。
试验中发现自密实混凝土能够很好地填充堆石体的孔隙，试验中没有发现明显的孔隙，断面平整，有个别大骨料断裂，说明自密实混凝土与堆石骨料的粘结良好。
3.2堆石混凝土抗渗性能试验
碓石混凝土技术运用于水工建筑物中的一个基本要求就是它的抗渗性能达标。
从堆石混凝土试件的普通部位、热缝部位和冷缝部位切割取样，进行抗渗性能试验检测。对于普通部位和热缝处的堆石混凝土而言，其抗渗等级能够达到W30以上，远远超出了一般水工结构物的标准，即使是抗渗相对薄弱的冷缝处，其抗渗等级也达到了W14，也能满足一般要求，表明填充良好的堆石混凝土具有优良的抗渗性能。
3.3碓石混凝土强度性能试验
通过试验模拟实际施工过程，对试件进行轴心抗压试验，其平均强度为22.0MPa，而充填堆石所使用的SCC的28d实际强度为17.2 MPa，表明堆石混凝土强度高于充填堆石所使用的自密实混凝土强度，或至少不低于自密实混凝土强度。
4.碓石混凝土技术在水利工程中的应用
堆石混凝土技术发展至今，早已经成为工程界的重要技术之一，更是水利部推广中心近年来最为核心的推广项目。因此，在水利工程项目建设过程中，堆石混凝土技术得到了广泛的应用。
2008年，堆石混凝土推广应用的代表性项目是山西临汾清峪水库。混凝土重力坝坝高42.6米，至2009年10月，主坝浇筑堆石混凝土3万立方米。因为堆石混凝土技术在清峪水库的成功应用，不仅推动了山西省堆石混凝土技术应用市场，并且还成了各地减碳工程的学习样板（福建省武夷山洋庄防洪堤工程就是学习了清峪水库的经验）。
2010 年，堆石混凝土技术应用的代表项目是广东中山的长坑三级水库。长坑三级水库建成于1974年，总库容量161.32万立方米，原坝是一座小（Ⅰ）型水利工程。受当时当时资金和施工条件的限制，由浆砌石坝和土坝组成的水库大坝建设质量较差，运行三十年后漏水日趋严重从而进行拆除重建。为了降低大体积混凝土的水化热，防止大坝开裂，且又能在较低的施工条件下保证工程质量，重建的长坑水库大坝设计为堆石混凝土重力坝。
2011年在河南省又建成并投入使用了一个采用堆石混凝土技术的成功实例——河南宝泉抽水蓄能电站工程。宝泉蓄能电站为装机120万千瓦的大型蓄能电站，是一等大型（Ⅰ）工程。宝泉抽水蓄能电站上库副坝砌石混凝土施工过程中存在施工质量难于保证，施工效率低，工期延误等比较严重且不易解决的问题。因此采用堆石混凝土施工技术代替原设计的砌石混凝土技术。事实证明，堆石混凝土在宝泉上库副坝和冲沟回填过程中浇筑的近5万立方米的堆石混凝土是成功的。英国《国际水电与大坝建设》杂志和与日本《土木工程会刊》都相继刊发文章，报道了堆石混凝土在宝泉抽水蓄能电站上库副坝的使用情况。
2011年至今，是堆石混凝土推广应用项目较多的一年，黑龙江东升电站，安徽大龙潭水库，云南虎跳峡水库、普腊水库等均采用堆石混凝土技术施工。
5.碓石混凝土应用的优点
堆石混凝土由于其独特的施工工艺，使得其比常规混凝土具有显著的工程、经济、环境保护优势：
（1）堆石混凝土技术施工工艺简单、施工速度快、施工质量容易保证，减少施工工期。
（2）单位体积水泥量少、水化温升低、温控简单、综合单价低。 它具有水泥用量少、水化温升小、综合成本低、施工速度快、良好的体积稳定性、层间抗剪能力强等優点，在迄今进行的水利工程筑坝试验中已取得了初步的成果。堆石混凝土技术的大粒径块石可以不经过任何处理直接进行堆石入仓，大大减小了骨料破碎和筛分的工作量。
（3）在浇筑过程中只需要拌和小于总体积一半的自密实混凝土，减小了混凝土拌和设备的规模，进而减轻了环境负荷和能源消耗。
6.总结
在堆石混凝土的调查研究中，不难看出在未来的水利工程中，这种具备了显著的工程和经济优势的材料会越来越受到工程师的青睐。
经过查看相关资料并进行了对比，堆石混凝土的环境友好度优于普通混凝土和辗压混凝土，每方可以比常规混凝土和碾压混凝土分别节省381.64MJ和312.52MJ的能量，并且分别减少大气中排放39.36kg和25.68kg的二氧化碳。充分说明了堆石混凝土环境的优越性，走在可持续发展的道路上，我们需要在绿色建筑材料方面要投入更多的精力。
【参考文献】
[1]金峰，安雪晖，石建军，张楚汉.堆石混凝土及堆石混凝土大坝[J].水利学报，2005，36（11）：1347-1352.
[2]黄绵松，周虎，安雪晖，金峰.堆石混凝土综合性能的试验研究[J].建筑材料学报，2008，11（2）：206-211.
[3]尹蕾.堆石混凝土的应用现状与发展趋势[J].水利水电技术，2012，43（7）：1-4.
[4]黄绵松，周虎，安雪晖，金峰.堆石混凝土筑坝技术的环境影响评价[C].昆明：水电·2006国际研讨会，2006：958-965.
[5]杨泽艳，周建平，蒋国澄，孙永娟.中国混凝土面板堆石坝的发展[J].水力发电，2011，37（2）：18-23.