一种两级配堆石混凝土及其施工方法与流程

本公开涉及混凝土材料及其施工方法，特别是涉及一种两级配堆石混凝土及其施工方法。

背景技术：

1、堆石混凝土是由中国原创、具有自主知识产权(金峰，安雪晖.堆石混凝土大坝施工方法，zl03102674.5)的新型大体积混凝土。现有的堆石混凝土由粒径大于300mm的块石自然堆积形成堆石体与填充于堆石体内部空隙的高性能自密实混凝土组成。堆石混凝土常用施工方法包括先堆积块石形成堆石体后浇筑自密实混凝土的普通堆石混凝土施工方法(金峰，安雪晖，小原孝之等.普通型堆石混凝土施工方法，zl200710100315.3)和先浇筑自密实混凝土后向其中抛入块石形成堆石体的抛石型堆石混凝土施工方法(安雪晖，金峰，小原孝之等.抛石型堆石混凝土施工方法，zl200710121791.3)，施工过程均无需振捣、碾压，堆石率可达55％～60％，相比于常规的大体积混凝土，堆石混凝土能充分利用当地石料，水泥用量少、水化热低、无需复杂温控措施，具有节能环保经济等优点。

2、自2003年被发明以来的二十年里，堆石混凝土技术迅猛发展，在材料、施工技术及新兴应用方面均有诸多创新，如发明了通过向水中投入保护剂将堆石混凝土应用于水下的技术(金峰，周虎等.一种水下堆石混凝土施工方法，cn201110117387.5)、通过设置堆石条带并灌浆将堆石混凝土用于加固已有堆石坝的技术(徐艳杰、金峰等.基于堆石混凝土的堆石坝加固方法，zl201310116483.7)、发明钢筋堆石混凝土及其施工方法，提高堆石混凝土抗拉韧性(金峰，聂建国等.一种钢筋堆石混凝土结构及其施工方法，zl202010608113.5)以及筛分可用建筑废料堆积形成堆石体进一步提高其环境友好度的再生堆石混凝土(季京安，陈逸群等.一种再生堆石混凝土，cn202210844850.4)等。

3、近几年，堆石混凝土发展进入新阶段，工程应用将逐步推广向高坝建设，在保证材料性能基础上，进一步提高堆石率以降低水泥用量、降低水化热是堆石混凝土当前研究热点之一，仍需进一步改进。

技术实现思路

1、本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

2、现有的堆石混凝土采用无级配堆石体，堆石混凝土工程中堆石率均低于60％，堆石的入仓方式常采用自卸汽车入仓，当面向高坝陡边坡，修建自卸汽车上坝公路较为困难，导致施工效率较低。

3、为此，本公开第一方面提出一种两级配堆石混凝土，该两级配堆石混凝土较常规的堆石混凝土，可将堆石率至少提高5％，充分利用石料，减少常规堆石混凝土的水泥用量，进一步降低水化热总量，提高堆石混凝土环保性与经济性。

4、为了实现上述目的，本公开第一方面提供的一种两级配堆石混凝土，包括设置于浇筑仓内的两级配堆石体和填充于所述两级配堆石体中空隙的高性能自密实混凝土，所述两级配堆石体由粒径150mm～350mm的中块石集料与粒径大于350mm的大块石集料组成。

5、可选地，所述中块石集料与所述大块石集料同时送入所述浇筑仓，且所述中块石集料和所述大块石集料送入所述浇筑仓的方式选用水平入仓和垂直入仓中的任意一种或两种。

6、可选地，将所述中块石集料的总体积占所述两级配堆石体的总体积的比率定义为中块石占比α，将所述两级配堆石体的总体积占所述两级配堆石混凝土的总体积的比率定义为堆石率r，所述堆石率r是所述中块石占比α和浇筑仓厚度的函数。

7、可选地，所述堆石率r随所述中块石占比α的增大表现为先升后降的抛物线变化规律，具体为：

8、当所述中块石占比α＝0％～30％时，所述堆石率r为55％～65％，且所述堆石率r与所述浇筑仓厚度呈正相关；

9、当所述中块石占比α＝30％～70％时，所述堆石率r为65％～70％，且所述堆石率r与所述浇筑仓厚度正相关程度随所述中块石占比的增加而降低；

10、当所述中块石占比α＝40％～60％时，所述堆石率r达到所述两级配堆石混凝土的最高堆石率，即67％～70％；

11、当所述中块石占比α＝70％～100％时，所述堆石率r为62％～63％，且所述堆石率r与所述浇筑仓厚度呈弱相关。

12、可选地，工程应用中，所述中块石占比α的取值范围为30％～70％，所述堆石率r为65％～70％。

13、可选地，所述高性能自密实混凝土的粗骨料粒径为10mm～16mm，坍落度270mm～290mm，扩展度650mm～800mm，v型漏斗通过时间4s～15s，自密实性能稳定性应大于或者等于1小时。

14、可选地，所述浇筑仓的厚度为1.0m～4.0m。

15、本公开第二方面提出一种上述两级配堆石混凝土的施工方法，包括以下步骤：

16、(1)准备所述中块石集料与所述大块石集料，并配制所述高性能自密实混凝土，设所述中块石集料的入仓总质量为m中，应满足：

17、m中＝α·r·ρ·v

18、其中，ρ为中块石集料的密度，v为浇筑仓的体积，α为中块石占比，即所述中块石集料的总体积占所述两级配堆石体的总体积的比率，r为堆石率，即所述两级配堆石体的总体积占所述两级配堆石混凝土的总体积的比率；

19、(2)支立所述浇筑仓的模板或其替代物，随后将所述大块石集料与所述中块石集料同时送入所述浇筑仓内使所述浇筑仓内的所述两级配堆石体达到设定高度，其中，所述中块石集料和所述大块石集料送入所述浇筑仓的方式选用水平入仓和垂直入仓中的任意一种或两种；

20、(3)浇筑所述高性能自密实混凝土使其流动填充所述两级配堆石体内的空隙，直至浇筑到仓面顶部的设计高度，形成所述两级配堆石混凝土。

21、可选地，所述垂直入仓的方式采用的工具为塔吊或其替代物。

22、可选地，所述水平入仓的方式采用的工具为皮带运输机或其替代物。

23、本公开具有以下特点及有益效果：

24、1、通过合理设计中块石集料与大块石集料体积配比，使堆石混凝土的堆石率提高至少5％，最高可提高15％。堆石率提高使得自密实混凝土用量减少，进一步使得水泥用量降低，堆石混凝土整体水化热降低，提高堆石混凝土环保性与经济性。

25、2、发明了与两级配堆石混凝土配套的施工方法，通过水平入仓与垂直入仓的灵活配合，确保了两级配堆石混凝土的施工效率。进一步的，使得两级配堆石混凝土面向高坝施工具有优势，推进堆石混凝土高坝应用发展。

技术特征：

1.一种两级配堆石混凝土，其特征在于，包括设置于浇筑仓内的两级配堆石体和填充于所述两级配堆石体中空隙的高性能自密实混凝土，所述两级配堆石体由粒径150mm～350mm的中块石集料与粒径大于350mm的大块石集料组成。

2.根据权利要求1所述的两级配堆石混凝土，其特征在于，所述中块石集料与所述大块石集料同时送入所述浇筑仓，且所述中块石集料和所述大块石集料送入所述浇筑仓的方式选用水平入仓和垂直入仓中的任意一种或两种。

3.根据权利要求1所述的两级配堆石混凝土，其特征在于，将所述中块石集料的总体积占所述两级配堆石体的总体积的比率定义为中块石占比α，将所述两级配堆石体的总体积占所述两级配堆石混凝土的总体积的比率定义为堆石率r，所述堆石率r是所述中块石占比α和浇筑仓厚度的函数。

4.根据权利要求3所述的两级配堆石混凝土，其特征在于，所述堆石率r随所述中块石占比α的增大表现为先升后降的抛物线变化规律，具体为：

5.根据权利要求3所述的两级配堆石混凝土，其特征在于，工程应用中，所述中块石占比α的取值范围为30％～70％，所述堆石率r为65％～70％。

6.根据权利要求1所述的两级配堆石混凝土，其特征在于，所述高性能自密实混凝土的粗骨料粒径为10mm～16mm，坍落度270mm～290mm，扩展度650mm～800mm，v型漏斗通过时间4s～15s，自密实性能稳定性应大于或者等于1小时。

7.根据权利要求1所述的两级配堆石混凝土，其特征在于，所述浇筑仓的厚度为1.0m～4.0m。

8.一种根据权利要求1～7中任一项所述两级配堆石混凝土的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述垂直入仓的方式采用的工具为塔吊或其替代物。

10.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述水平入仓的方式采用的工具为皮带运输机或其替代物。

技术总结
本公开提供的一种两级配堆石混凝土及其施工方法，两级配堆石混凝土由粒径150～350mm的中块石集料与粒径大于350mm的大块石集料组成的两级配堆石体与填充堆石体内空隙的高性能自密实混凝土组成。施工方法包括：准备中块石集料与大块石集料；支立模板或其替代物，通过水平和垂直入仓中的任意一种或两种将中块石集料和大块石集料同时送入浇筑仓至设定高度，形成堆石率65～70％的两级配堆石体；浇筑高性能自密实混凝土流动填充两级配堆石体内部空隙形成完整的两级配堆石混凝土。本公开可提高堆石混凝土的堆石率，降低水泥用量及水化热，具有节能环保经济等优点；采用垂直与水平入仓相结合的堆石入仓方法，保证堆石混凝土施工效率。

技术研发人员：闫宾,王珏,金峰,周虎,梁婷,王严培,徐为驰,杨家琦,刘殿海,任韬哲,王昱
受保护的技术使用者：国网新源集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15