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1、堆石混凝土施工技术综述安雪晖黄绵松周虎金峰清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京摘要堆石混凝土技术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已经开始应用于水利工程本文介绍了堆石混凝土施工技术的概念优势和施工流程以及在工程中的应用状况结合实际工程经验对堆石混凝土施工技术进行简单的经济和环境影响评估关键字堆石馄凝土施工流程工程应用经济评估堆石混凝土和自密实混凝土自密实混凝土简称是指在浇筑过程中无需施加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并且不发生离析泌水的混凝土自密实混凝土充填堆石体施工艺是采用自密实混凝
2、土代替高流动砂浆将一定粒径的堆石直接入仓形成有空隙的堆石体然后从堆石体上部倒入自密实混凝土利用自密实混凝土的高流动抗离析性能使自密实混凝土依靠自重自动填充到堆石的空隙中形成完整密实有较高强度的混凝土这样形成的混凝土称为堆石混凝土简称盯如。所示川堆石混凝土简而言之就是用自密实性能优良的自密实混凝土充填堆石体所形成的致密混凝土它由大块的堆石和带有小骨料的自密实混凝土构成堆石混凝土技术是清华大学所有的国家专利技术并且已经开始应用于实际工程图自密实混凝土充填堆石体形成堆石混凝土示意图大体积混凝土特别是大坝混凝土要尽量降低水泥用量从而降低混凝土的水化热和成本一般
3、而言采用大粒径骨料可以起到这样的作用例如目前大坝混凝土往采用四级配骨料最大粒径可达到但是常规混凝土搅拌和施工艺受到拌和能力振捣能力的限制难以使用更大的骨料而占堆石混凝土体积以上的堆石粒径一般大于最大可达到一大降低了单方水泥用量对于大坝中常用的等级混凝土来说堆石混凝土的单方水泥用量一般为刁堆石混凝土优势堆石混凝土由于其独特的施工艺使得其较常规混凝土具有很多显著的工程和经济优势堆石混凝土施工过程简单最大限度地降低了混凝土仓面的施工人员和机械工作现场控制管理更加简便易行堆石混凝土避免了混凝土振捣密实的过程消除了人为的不利千扰施工质量和稳定性更加容易保证堆石混
4、凝土施工艺简单流畅能大幅提高大仓面素混凝土的施工效率缩短工期堆石混凝土使用了大量的块石作为原材料且施工艺简单因此大的降低了综合成本单位堆石混凝土的水泥含量很少因此水化温升小温控简单堆石混凝土具有大块岩石稳定堆积构成的骨架具有优良的体积稳定性体积收缩小堆石混凝土可减少或免除凿毛工序提高施工速度堆石混凝土在施工过程中能源消耗低环境负荷小更加绿色环保研究现状堆石混凝土技术发展至今已经通过各种实验室试验和现场工程试验证自密实混凝土可以很好地填充堆石体间的孔隙形成致密结构并且硬化后的堆石混凝土具有满意的力学性能和耐久性能填充性能在有机玻璃模具中进行堆石混凝土填充
5、试验通过表面观察可以清楚地看到自密实混凝土均在堆石体中形成从浇筑点向外扩展的斜面新浇自密实混凝土顺斜面向前推进能够很好地填充堆石体的孔隙形成完好的堆石混凝土块体从上可以看出自密实混凝土从堆石体断面上所有的空隙中流出表明自密实混凝土在堆石体的三维空隙中具有良好的通过性能图堆石混凝土充填实验过程力学性能对浇筑成形的堆石混凝土试件进行弯曲试验后的破坏断面如所示可以清楚地看到自密实混凝土能够很好地填充堆石体的内部空间没有发现明显的孔隙自密实混凝土自身的骨料分布均匀弯曲加载形成的破坏断面较为平整穿过该截面的堆石块体均被拉断说明自密实混凝土与堆石骨料间的粘结很好没
6、有在骨料表面产生泌水现象图堆石混凝土试件破坏断面,,施工过程中由于浇筑层厚的限制会在堆石混凝土中存在施工冷热缝形成堆石混凝土中的薄。,,弱面通过试验模拟实际施工过程设计并浇筑了带有施工冷热缝的大尺寸堆石混凝土试块如所示,并从中取样切割出标准尺寸试件进行综合性能检验。从中切割出组尺寸为、、,,的试件进行轴心抗压实验其平均强度为而充填堆石所使用的,的实际强度为从而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,或者说至少不低于自密实混凝土的强度,堆石混凝土中自密实混凝土和石块之间具有良好的胶结能力。图试件浇筑方式及浇筑过程示意图抗渗性能、,分别从图
7、所示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并按照《水工混,。凝土试验规程》厅一中的相关试验方法进行抗渗性能检测检测数据如表所示,,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亦能够满足一般要求填充良好的。堆石混凝土具有优良的抗渗性能表堆石混凝土切块抗渗试验数据试件位普通部位热缝处冷缝处抗渗等级结构性能为了研究堆石混凝土的结构性能,,研究其通过试验将堆石混凝土技术应用于梁构件之中配筋结构的抗弯和抗剪承载力。分别浇筑两种配筋状况相同的堆石混凝土梁和自密
8、实混凝土梁表弯曲及剪切破坏试验特征参数试件材料剪切破坏弯曲破坏承载力相对承载跨中挠度相对跨中挠
