堆石混凝土在片石混凝土挡土墙中的应用

摘要：本文介绍了堆石混凝土在片石混凝土挡土墙中的应用，对超流态混凝土配合比设计及施工工艺进行探讨，并充分利用贵州省机制山砂以及掺加聚羧酸高性能减水剂和粉煤灰的“双掺技术”，使超流态自密实土工作性能满足使用要求并应用于公路工程挡土墙施工中。该技术的推广应用极大的提高了工作效率并凸显经济效益。

关键词：堆石混凝土、超流态自密实混凝土、挡土墙、坍落度、扩展度、倒桶时间、聚羧酸高性能减水剂

堆石混凝土简介：

堆石混凝土（Rock Filled Concrete，简称RFC），是利用自密实混凝土（SCC）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（在实际工程中可采用块石粒径在500mm以上）内随机充填自密实混凝土而形成的混凝土堆石体。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、层间抗剪能力强等优点，在迄今进行的筑坝试验中已取得了初步的成果。

堆石混凝土在大体积混凝土工程中具有广阔的应用前景，目前主要用于堆石混凝土大坝施工。堆石混凝土已在宝泉水库、向家坝水库、山西恒山、清峪水库、枕头坝水电站等工程得到应用，但公路工程施工当中仍待推广。

堆石混凝土在公路工程片石混凝土挡土墙中的应用：

K113+105～220挡土墙设计强度C15，位于贵州高原地区，该地区96%为山区山路崎岖但石灰石资源丰富，给公路工程混凝土施工带来诸多不便。为加快该挡土墙施工进度及降低施工成本，我单位邀请同济大学蒋教授指导我合同段进行堆石混凝土施工工艺推广及技术指导工作。为此，我合同段展开了一系列验证试验并取得了预期的效果。

1、堆石混凝土原材料要求

1.1、块、片石

块片石最小直径应大于30cm，最大直径一般不大于1.2m。其最大直径具体应根据挡土墙的宽度确定，一般应小于最小宽度的0.8倍。块片石应无泥土，且冲洗干净。

1.2、超流态自密实混凝土原材料

机制砂应采用碎石加工而成，石粉含量不小于10%，不大于15%，含泥量小于0.3%。机制砂的细度模数应不大于3.2，且超过4.75mm孔径的筛余含量应小于5%，如大于，应按粗骨料计算。

碎石粒径为5～10mm，含泥量应小于2%。

水泥采用**水泥厂P.O 42.5水泥。

粉煤灰采用***厂家II级粉煤灰。

减水剂采用***厂家CX―16型聚羧酸减水剂，掺量0.8%，减水率25%，其凝结时间视当时气温而定。

其他外加剂应根据混凝土状态需求添加。

2、超流态自密实混凝土的制备

2.1、初始坍落度和扩展度：坍落度不小于260mm，扩展度≥650mm，倒坍落度筒流出时间小于5s；

2.2、坍落度保持性：1h坍落度不小于250mm，扩展度≥600mm，倒坍落度筒流出时间小于5秒；

2.3、抗压强度：抗压强度7d≥8MPa，28d≥19MPa；

3、超流态混凝土配合比设计

设计理念：超流态混凝土配合比设计过程中必须采用较大的砂率及较大的胶凝材料用量，只有拥有较高的砂率及胶凝材料才能保证混凝土具有足够的流动性。配合比设计过程中尽可能使用较小粒径的粗骨料。粗骨料粒径大小与超流态混凝土坍落度、扩展度成反比。可根据经验数据适当调整掺合料用量以配制不同强度的超流态混凝土。若单独掺加粉煤灰无法满足工作性能要求时，可适量加入矿粉、硅粉等超细颗粒。

3.1、计算初步配合比

混凝土设计强度（fcu.k）=15MPa

混凝土配制强度（fcu.o）>21.6 MPa

计算水灰比（W/C）=0.4

选定用水量（mwo）=254kg/m3

减水剂掺量0.8%，减水率25%，加入减水剂后用水量（mwol）=254*（1-25%）=190 kg/m3

计算水泥用量（mco）= mwo/（W/C）=475 kg/m3，选定粉煤灰取代水泥百分率（f）=40%（注：可根据设计强度适当调整掺合料用量）

计算粉煤灰用量（mf）=475*40%=190 kg/m3，取代后水泥用量（mco）=475-190=285 kg/m3

选定砂率βs=60%（若机制砂粉尘含量较高时可适当降低砂率，反之需增大砂率），假定混凝土湿容重为2320 kg/m3，计算单位砂石用量为：

（mso）=993 kg/m3； （ mgo）=662 kg/m3

基准配合比：（水泥+粉煤灰）： 砂 ： 碎石 ： 水 ：减水剂

（285+190） ：993 ： 662 ： 190 ：3.8

3.2、根据基准配合比适当调整水灰比及砂率后得以下三组材料组成

通过以上试验最终选定W/C=0.4的配合比作为试验室配合比，（水泥+粉煤灰）：砂：碎石：水：减水剂=（0.6+0.4）：2.09：1.39：0.4：0.8%。该配合比在应用过程中必须严格控制，现场评价达到以下要求后方可批量生产。

超流态自密实混凝土运输到现场应进行工作性检测，具体检测项目与指标包括：

初始坍落度，不应小于250mm；

坍落扩展度，应大于650mm；

倒坍落度筒流出时间，不应大于5秒。

超流态自密实混凝土工作性能检测合格后需立即进行混凝土浇筑，浇筑前应对堆石体进行洒水，以便超流态混凝土与片、块石结合紧密。

4、施工工艺

施工流程：

块石入仓―支立模板―超流态自密实混凝土生产―超流态自密实混凝土浇筑―养护

结论：通过本次堆石混凝土在公路工程挡土墙中的应用，大大的加快了施工进度并降低混凝土施工成本。