前言：

　　RFC，为Rock Filled Concrete的简称。意为堆石混凝土。是在自密实混凝土（SCC）技术基础上发展起来的一种新型大体积混凝土施工技术，已获得国家专利。堆石混凝土施工首先将大粒径的块石入仓，形成有空隙的堆石体，然后从堆石体上部浇入堆石混凝土专用的自密实混凝土，利用其特有的高流动、抗离析、强填充粘结性能，依靠自重完全充填堆石体空隙，形成完整、密实、有较高强度和低水化热的大体积混凝土。

　　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。

　　自密实混凝土（Self-Compacting Concrete，简称SCC）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的混凝土。在传统的坍落度试验中，自密实混凝土能够达到260毫米以上的坍落度、600毫米以上扩展度，并且没有离析、泌水现象的发生。

　　堆石混凝土技术走俏

　　一项广泛应用于水利、水电、交通、能源、市政、铁路、房建等等大体积混凝土工程领域的堆石混凝土解决方案——RFC，经过多年实验室的各种试验和目前多个工程的成功应用，堆石混凝土技术的可行性和独特优势已得到广泛检验和证实。

　　堆石混凝土技术施工工艺简单，综合单价低，水化温升低，易于现场质量控制，施工效率高，工期短，特别适合大体积混凝土工程应用。由于其引领了质量高、进度快、成本低、耗能低、污染小的大体积混凝土施工革命，并为工程各方创造卓越价值近来越来越受到相关单位的重视。

　　据了解，堆石混凝土施工技术概念在2003年由清华大学金峰教授和安雪晖教授提出，是清华大学所有的国家专利技术，目前，已经开始广泛应用于实际工程。

　　为了对堆石混凝土技术一探究竟，本刊特专访了该技术专利的拥有者，同为清华大学教授和RFC研究院首席科学家的金峰教授及安雪晖教授。

　　做技术的人一向喜欢用试验数据说话，金峰教授也不例外，他先介绍了RFC技术的几个试验结果。

　　填充性能检测

　　试验表明，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，可以充分填充堆石体中的空隙。在尺寸为500mm×500mm×2000mm的有机玻璃模具中随机摆放粒径在150mm~200mm范围内的块石形成堆石体，在一端开口处倒入自密实混凝土。自密实混凝土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，逐步充填堆石体，通过表面观察可以清楚地看到自密实混凝土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。拆模后发现硬化后堆石混凝土体表面良好，自密实混凝土从堆石体断面上所有的空隙中流出并且表面上骨料分布均匀，自密实混凝土在堆石体中仍具有优良的流动性和抗离析性。

　　力学性能检测

　　2005年在清华大学和南华大学进行堆石混凝土抗压性能试验，表明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，堆石混凝土中石块所形成的加强结构可有效提高其抗压强度，使其强度高于浇筑时所使用的自密实混凝土强度。

　　本次试验所设计的RFC试块尺寸为2.0m×1.0m×1.8m，分三层浇筑完毕，每层厚600mm。试块的浇筑方式和具体浇筑步骤如图3所示：采用模拟泵送浇筑的方式先在模板中浇筑第一层厚度为600mm的RFC，然后在1h之内完成第二层600mm RFC的浇筑；前两层RFC浇筑完毕1d后拆模，喷水养护至3d，重新支模后完成第三层600mm RFC的浇筑；试块整体浇筑完毕1d后拆模进行喷水养护。硬化后的三层RFC中平均石块堆积率为51.7%，并且在600mm高度处第一、二层间存在一条施工热缝，在1200mm高度处第二、三层间存在一条施工冷缝。

　　9块试验试件均取样于堆石混凝土普通部位，均属于纵向劈裂破坏，裂缝一般穿过堆石混凝土中的石块或沿石块周边斜向发展。试验中充填堆石体所使用的自密实混凝土棱柱体抗压强度为fprSCC=13.1MPa。堆石混凝土切块强度与自密实混凝土强度对比图上容易看出，试验中9块抗压试件的强度中有6块均高于浇筑时所使用的自密实混凝土强度，最高可达自密实混凝土强度的173%，其余3块也与SCC强度相近。

　　总体来看，9块堆石混凝土试块的平均棱柱体抗压强度fprRFC=16.7MPa>fprSCC=13.1MPa，成型后的堆石混凝土的平均强度高于其浇筑时所使用的自密实混凝土强度。

　　抗渗性能检测

　　2005年在清华大学进行堆石混凝土的抗渗性能试验，结果充分表明填充良好的堆石混凝土具有优良的抗渗性能，完全可以满足水工混凝土的抗渗要求。

　　分别从抗压性能试验中所浇筑的尺寸为2.0m×1.0m×1.8m的堆石混凝土试块的普通部位、热缝部位和冷缝部位切割取样，并在其四周凿毛后用C60等级自密实砂浆填充修补的方法制作成标准抗渗试验试件。试验按照《水工混凝土试验规程》（DL/T 5150-2001）中的相关试验方法进行。

　　试验结果表明堆石混凝土普通部位、热缝和冷缝处的抗渗等级分别为W35、W31和W14。大坝混凝土的抗渗等级要求一般为W2~W12。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建筑物的标准；即使是抗渗相对薄弱的冷缝处其抗渗等级也达到了W14，亦能够满足一般水工建筑物要求。

　　结构性能检测

　　2005年在清华大学和北京建工学院进行了堆石混凝土技术在梁构件中的应用试验，结果表明无论弯曲破坏还是剪切破坏，堆石混凝土梁和堆废旧混凝土块充填自密实混凝土梁均显示出较好的力学性能，其承载力均高于自密实混凝土梁，并且造价低廉。

　　弯曲破坏梁截面为200mm×200mm，纵筋2Φ14，箍筋为f8@150；剪切破坏梁截面为200mm×200mm，纵筋2Φ20，无箍筋。

　　从不同破坏形式上来看，3种混凝土材料制作的梁构件在竖向荷载的作用下的破坏过程没有明显区别。无论弯曲破坏还是剪切破坏，堆石混凝土梁和堆废弃混凝土块充填自密实混凝土梁均显示出较好的力学性能，其承载力均高于自密实混凝土梁。通过对剪切梁的纵向剖切后的分析得到产生上述现象的主要原因是：大骨料自身的强度和其产生骨架作用有效的抵抗了剪切应力，迫使剪切裂缝改向薄弱面发展从而发生弯曲，进而提高了梁的剪切承载力。一般情况下，在裂缝发展中遇到大骨料时会绕过骨料，从而使得主裂缝的面积增加，同时还会增加骨料间的咬合力，所以在充填介质——自密实混凝土强度相同的情况下必然会造成梁的剪切承载力提高。

　　从现在的应用情况看，金峰教授对这项技术相当满意。

　　作为金峰教授的同事兼合作伙伴，谈起这项目技术，安雪晖教授的眼中也同样充满自豪。安雪晖以具体例子向我们介绍了堆石混凝土的应用情况。

　　堆石混凝土大坝施工方法

　　将自密实混凝土材料、压浆混凝土工艺和堆石坝施工技术结合运用于大坝施工，以自密实混凝土代替砂浆，压入采用堆石坝施工技术形成的大坝堆石体，得到大坝混凝土，就可以实现一种新的大坝混凝土施工方式，称为堆石混凝土大坝施工方法。堆石混凝土在大坝中可以作为混凝土心墙或者混凝土坝体。

　　大坝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，因此，目前大坝混凝土往往采用四级配，骨料最大粒径可达到15厘米。常规的混凝土如果采用更大的骨料，在施工过程中，受到拌和能力、振捣能力的限制，比较困难。堆石混凝土大坝的粗骨料直接采用不经筛分或初步筛分的堆石，即采用碾压堆石坝的方式将粗骨料直接入仓，并采用振动碾将其碾压密实，然后采用压浆混凝土的施工方式利用预埋的灌浆管将自密实混凝土填充到堆石的空隙中，形成混凝土坝体。因此可以使用更大粒径的骨料，达到进一步节省水泥降低成本的效果。同时由于工艺简单，减少了施工环节，可以大大缩短工期。

　　技术指标：

　　大坝堆石体采用目前的碾压施工工艺，孔隙率一般已小于20%，考虑到提高自密实混凝土的流动性能，按30%考虑，每立方米大坝堆石混凝土中自密实混凝土（或砂浆）的体积为0.3立方米。以目前每立方米混凝土单价230元计算，考虑到自密实混凝土外加剂和增加预埋灌浆管等费用，按提高40%计算，每立方米自密实混凝土单价按340元计算。大坝碾压堆石体的单价按30元/立方米计算，考虑到有可能需要粗筛分，去除小粒径颗粒，按40元/立方米3计算，则堆石混凝土的单价约为150元/立方米，仅为普通混凝土单价的2/3左右，如果考虑到可以减少大体积混凝土温控措施等因素，其经济前景更加可观。

　　堆石混凝土的粗骨料采用堆石，粒径大，单位体积混凝土中所用水泥量小，可以有效降低混凝土绝热温升，减少混凝土裂缝。如按30%的自密实混凝土计算，水泥用量仅为30%左右，绝热温升的降低也是很明显的，可以简化温控措施。

　　只需要拌和小粒径的自密实混凝土，拌和楼大大减小，而且不需要振捣器振捣，简化了混凝土施工工艺。

　　如果采用粗筛分，大骨料直接上坝碾压，小骨料可以用来生产自密实混凝土的骨料和砂，可以充分利用材料。

　　混凝土的浇筑过程主要有堆石体碾压和泵送自密实混凝土两个过程，前者和土石坝施工近似，后者，并不需要振捣，工序简化，可以加快施工速度。这在大坝建设中，也是十分重要的优点。

　　对于交通不便的施工现场，由于运送水泥的单价极高，因此显著节省水泥的堆石混凝土大坝施工方法在此类地点具有极大的优势。

　　应用说明：

　　结合堆石混凝土大坝施工的特点，可以采用以下几种可能的实施方式。

　　堆石混凝土心墙堆石坝：在传统的堆石坝中采用堆石混凝土心墙作为防渗体，建造堆石混凝土心墙堆石坝。

　　堆石混凝土混合坝：在大坝上游侧立竖直模板，首先进行堆石体填筑，然后在上游侧进行堆石混凝土施工，在上游侧形成混凝土挡墙，同时作为防渗体，这种坝型与堆石混凝土心墙堆石坝相比，因为上游侧是混凝土重力式挡墙，坝体的总体积大大减少，有可能降低造价和加快施工进度。另外，上游侧重力式挡墙的施工质量容易检测也是一个优点。

　　堆石混凝土重力坝或拱坝：为了进一步减少坝体体积，还可以采用全断面注入自密实混凝土的方式浇筑堆石混凝土重力坝或拱坝，形成全断面堆石混凝土由于大坝堆石混凝土中水泥少，绝热温升低，有可能在控制大坝自密实混凝注入温度等温控措施的基础上，不埋设冷却水管，进行通仓浇筑，可以在节约造价的基础上，达到快速施工的目的，也是一种很有竞争力的坝型。另外，和堆石混凝土混合坝结合，在一个水利枢纽中，采用堆石混凝土混合坝作为挡水坝段，采用堆石混凝土重力坝作为溢流坝段，可以实现坝身泄洪，将使这一坝型的优越性得到更大的发挥。

　　相关琏接：

　　RFC技术的实际应用情况

　　北京军区某部蓄水池工程

　　坝轴线为折线的堆石混凝土重力坝，混凝土方量约2000 m3。采用人工堆石入仓和商混供应混凝土泵送浇筑的方式进行堆石混凝土施工，工程已竣工完建。实际施工表明，大坝的堆石混凝土表面光滑，气泡数量很少，未发现裂缝。由于堆石混凝土工程充分发挥工程现场有充足堆石的有利条件，工程总造价仅约30万元。

　　河南宝泉抽水蓄能电站工程

　　宝泉抽水蓄能电站是装机120万kw的大型抽水蓄能电站，因上库副坝工期严重滞后，决定采用堆石混凝土筑坝技术并开展了现场试验。试验成功后，上库副坝及上库基坑回填等部位先后采用堆石混凝土技术，目前已成功使用近5万m3。

　　四川金沙江向家坝水电站沉井填芯工程

　　向家坝工程是长江干流的重大工程，向家坝工程的10个沉井组成国内最大的沉井群，其回填混凝土共约8万m3，最大回填高度达57.4m，除钢筋混凝土部分外，全部采用堆石混凝土回填，约7万m3。单个沉井回填工期由原素混凝土回填方案的20-30天缩短到5-7天。

　　贵州龙里石龙沟水库工程

　　贵州龙里石龙沟水库大坝为双曲拱坝，坝高44.9m，混凝土约3万m3。已完成的现场试验证明堆石混凝土满足拱坝施工的质量要求，还具有施工成本低、速度快、质量容易控制等优点，已决定全面采用堆石混凝土技术进行大坝施工，目前正在进行堆石混凝土的施工准备。

　　山西大同恒山水库加固工程

　　恒山水库大坝位于悬空寺景区，1962年建成，坝高55m，需进行除险加固。除险加固采用的混凝土必须保证水化温升低，适应小仓面施工，对周围环境影响小。传统的常态混凝土和碾压混凝土均无法达到要求，水利部批准的设计方案确定拱坝加固所用的3万多m3混凝土均将采用堆石混凝土技术施工，除险加固工程将于2008年开工。

　　新疆赛-果高速公路

　　赛里木湖至果子沟口段公路改建高速路工程，全线总长约56.146公里，计划投资约23亿元，是交通部的“典型示范工程”。由于位于山区，高速公路有大量高挡墙，原方案采用浆砌石。经过现场试验对比，已准备采用堆石混凝土技术代替浆砌石，根据签订的技术合同，预计堆石混凝土总方量将达到6万m3。

　　新疆伊犁特克斯山口电站

　　新疆伊犁特克斯山口水电站是特克斯河干流梯级开发的最末一段，工程位于恰甫其海水利枢纽下游16.2千米，最大坝高51米，水库总库容1.21亿立方米，装机容量141兆瓦。水电站主要承担发电任务，多年平均年发电量达到5.7亿千瓦每小时，其次是反调节任务。工程总投资额为12.1075亿元人民币。

　　山西临汾清峪水库

　　清峪水库位于鄂河支流清川河口,枢纽建筑物包括混凝土重力坝、泄洪排沙底洞和输水灌溉孔。重力坝坝顶高程856.80米，最大设计坝高38.30米，坝顶宽度5.5米，坝轴线长度203米，上游坝坡1：0.1，下游坝坡1：0.75，坝底设计最大宽度32.31米，坝顶防浪墙高1.1米,防浪墙顶高程857.90米，正常高水位852.50米。

　　新疆国道217线

　　国道217线及延长线项目是公路网“两纵三横”干线公路网中的第二条纵贯天山南北的重要公路。该项目由国道217线库如力至库车公路改建项目、库车至沙雅公路建设项目、沙雅至阿拉尔公路建设项目等三个项目组成，项目工期为三年，总长度324公里，总投资16亿元。