堆石混凝土技术在建筑工程中的应用研究

堆石混凝土技术在建筑工程中的应用研究

林平

海南发展控股置业集团有限公司，海南 海口570100

摘要：堆石混凝土施工工艺是一种水化热低、施工工艺简单以及施工应用速度较快的新技术。堆石混凝土的施工工艺已在许多中项目中得到推广，并取得较好的效果。本文首先介绍堆石混凝土技术的原理和优越性，然后对其在实际中的运用进行分析，以期更好地助推建筑工程高质量发展。

关键词：堆石混凝土技术；建筑工程；稳固性

引言

堆石混凝土技术是清华大学建筑工程系自主研发并获得国家发明专利的一项新工艺，目前已取得国家专利。在自密实度混凝土中，粗骨料最大粒径不得超过20毫米，以便于通过碎石间隙而不发生堵塞。堆石料需要质地坚硬，颗粒直径不得小于300毫米，这样可以增加堆石间的空隙。堆石混凝土的堆石量约为55%~60%，使用量较少，同时具有节能、低碳、环保、综合造价低等优点，将其应用于建筑工程建设具有重要意义。

一、堆石混凝土施工技术概述

（一） 堆石混凝土施工技术简介

堆石混凝土施工技术是一种新型的大体积混凝土施工工艺。堆石混凝土是首先将符合-定粒度要求的块石（或鹅卵石）填入料仓内，再在料场上浇筑符合特定要求的专用自密实混凝土。其施工工艺不需要振捣，只靠自身重量填充堆石体的孔洞，就能形成完全致密的混凝土。堆石混凝土中，堆石占总体积的比重一般在55%~60%之间，既可以充分利用原矿或挖掘料中的大块石，又可以将水泥的用量降至最低。同时，在混凝土生产、集料破碎、混凝土浇筑等方面，也能够大大节省能耗，并且能够有效降低二氧化碳的排放量。

（二） 堆石混凝土技术应用原理

堆石混凝土技术实际上是在自密实混凝土技术的基础上发展起来的。即使是混凝土里面的钢筋密度较高，也可以保证模板里面的混凝土均匀度，不需要在浇筑的时候进行额外的震动，也可以保证混凝土的均匀度。堆石混凝土技术具有自密性、高流动性、高强度的特点。将自密实混凝土填入颗粒较大的块石，能在一定程度上确保充填工作的均匀度和稳定性。由此可以看出，堆石混凝土技术实际上是将自密实料混凝土填入大颗粒粒径的间隙。

（三） 堆石混凝土技术应用特点

第一，低水泥用量与低水化热。堆石混凝土能有效地利用粉煤灰、矿渣粉、石粉等活性或惰性掺加物，大大减少水泥用量，C20级堆石混凝土中的水泥含量通常不大于80kg/m3，绝热温度不大于15℃。在大体积的混凝土结构中，能够大为缩减温度控制的流程。

第二，工艺简便，施工快速。堆石混凝土施工分为两个阶段，即堆石料阶段和专用自密实混凝土阶段。通过合理的施工组织，使两个工艺过程实现大规模机械化，可以有效地降低人力成本，避免人为因素影响生产流程。当堆石场达到一定堆石量时，可同时进行料场和混凝土的浇注，减少各工序间的相互影响，有效提高生产效率，降低设备劳动强度。另外，温度控制措施可以简化，混凝土的生产运输和浇注量也可以减少，而且不需要振捣，从而有效地加快施工速度，缩短工期。

第三，能够有效降低施工成本。与普通混凝土相比，堆石混凝土综合造价降低10%~20%，比埋石混凝土造价略低。主要有三条途径：一是大量堆石料，二是减少水泥用量；该工艺简单易行，节省了管理费用，节约了时间；三是简化或排除了温度控制措施，省去了浇注过程中的振捣工序，降低了人工成本。

第四，综合性能稳定，安全系数高。堆石混凝土由堆石体与特殊自密实混凝土组合而成。堆石骨架对增强材料的抗压强度、剪切强度、干缩率和体积稳定性有明显的改善作用。特殊自密实混凝土由于其特殊的设计与施工工艺，在流动、充填、抗离析等方面表现出优异的性能。浇注过程中不产生析出，既保证专用自密实混凝土充填均匀，又能防止混凝土和集料粘接处过渡部位交叉。通过试验和工程实践证明，堆石混凝土的容重一般在2500 kg/m3以上，其力学性能基本满足设计要求，特别是抗压剪接强度有充分的安全剩余系数。在抗渗透性方面，堆石混凝土的渗透系数为10~11 m/s （堆石混凝土本身）；在工程方面，压水试验表明，堆石混凝土的透水率小于1Lu：在抑制收缩和裂缝方面，堆石混凝土在实际应用中表现出良好的效果。

二、堆石混凝土施工技术分类

堆石入仓和浇筑自密实混凝土是堆石混凝土技术最主要的两道施工工序，根据堆石入仓、浇筑自密实混凝土的施工顺序不同，分为普通型堆石混凝土和抛石型堆石混凝土。

（一） 普通型堆石混凝土

普通堆石混凝土是将碎石（鹅卵石）填入料仓，然后用专用自密实混凝土填充料斗。全浇注工艺不需振捣，仅靠自身重量填充堆石体间隙即可形成完全致密混凝土，适用于大型混凝土浇注，如坝体、围堰、堤坝、挡土墙等。普通堆石混凝土生产工艺主要包括以下几方面：1）模板支架：模板和支撑构件需要具有足够的强度、刚度和稳定性。如果需要，代替模板支撑，浆砌石墙也是可行的。2)堆放石料：如果没有合适的进料通道，可采用吊车、缆车、塔机、挖掘机等其他方式进行堆石料搬运。3)自密实混凝土的配制与输送：自密实混凝土应采用强制搅拌设备，横向输送采用混凝土搅拌车。4)自密实混凝土浇筑主要包括混凝土输送泵，混凝土搅拌机直接卸料，溜槽，串筒浇筑，罐体浇筑，装载机，挖掘机挖斗等工艺流程。

（二）抛石型堆石混凝土

抛石型堆石混凝土是在仓壁表面填充自密实混凝土，然后将自密实混凝土均匀地放入特殊自密实混凝土中。适用于深井、抗滑桩、挡墙等大型混凝土浇筑.抛石型堆石混凝土技术：1）自密实混凝土制造与输送：制造时需使用强力机械，横向输送水泥混合车。2)自密实混凝土浇注：浇注工艺主要有直接卸料、溜槽、串口浇筑等。3)堆石料：用自密实度混凝土将石料均匀地投入天然堆砌中，采用抛石型堆石法进行回填，期间石料的大小不受限制，但需要严格控制淤泥含量。

三、堆石混凝土技术在建筑工程中的应用

建筑工程施工需要严格按照科学程序进行施工，以保证工程施工质量。堆石混凝土施工工艺采用高流动性、高渗透性的自密实混凝土施工工艺，利用自身重量填充块石之间的空隙，实现整体混凝土施工。因此，在具体施工过程中需要严格遵循施工程序，以提高堆石混凝土施工工艺的使用质量。在堆石混凝土施工工艺中，堆石的选择最为重要，堆石的粒径不能小于20 cm，根据堆石输送能力和进料能力而定。选完后要清理料斗表面及碎石，确保其干净整洁。其次是支撑模板，砌筑石墙，以保证结构的稳定性和刚度。下一步要做的就是往仓库里填石料，形成天然堆叠状态，再由人工堆砌，以保证密实度。实现了自密实混凝土的制造、浇注、连续循环浇注等。堆石混凝土技术应用平面图如图1所示：

图1 堆石混凝土技术应用平面图

在施工的时候一定要注意质量，尤其是表面的处理，在实际的操作中，可以使用高压水枪和风镐来清理仓库表面，将散落的碎石和碎石清理干净，然后采用抛石机和水泥搅拌技术实现对水库地基的浇筑。在模板支撑的施工中，还需要与实际的施工需求相结合，采用外支撑模板和组合模板均具有积极的效果，并根据周围的地形选择合适的模板支撑形式，保证工程的整体质量。此外，在堆石场的施工过程中，还需要使用起重机和塔式起重机来进行作业，从而提高整个工程的工作效率。在混凝土的生产、运输和浇筑等工序中，可以采用泵、吊罐等方法进行，在施工的时候，采用的是地泵式的灌浆。最后进行混凝土养护，保证料仓表面的湿度，是保证堆石混凝土施工技术应用效果的关键措施。

结束语

总而言之，在建筑工程施工中，堆石混凝土施工技术要结合实际施工要求，通过合理选择措施来保证工程质量。堆石混凝土施工技术是推动我国建筑工程发展的重要内容，本文从堆石混凝土技术概述、堆石混凝土基本原理及应用特点出发，分析了堆石混凝土施工技术在实际应用中的应用，以期促进我国建筑工程可持续发展。

参考文献：

[1]张媛媛.堆石混凝土重力坝温度应力仿真分析及温控措施研究[J].陕西水利,2022(04):32-35.

[2]张犟.水库大坝自密实堆石混凝土施工关键技术研究[J].科学技术创新,2017(32):119-120.