利用黄河泥沙研究制作备防石正当时

黄河下游河道整治工程大多采用传统的柳石结构，它在工程运行中受大溜顶冲时，易迅速下蛰而出险，每年汛期都要对这些坝垛进行抢险加固，每修一座坝垛，都需经过多年甚至几十年的反复抢护，才能达到基本稳定。　

据统计，每年黄河抢险用抛石量为几十万立方米，由于石材的不可再生性，石料综合价格持续走高，今后购买日益困难。因此，急需开展人造备防石的研究、生产。

人造备防石基本技术参数

1.粒径

加剧根石走失的主要原因是高含沙量和高流速。黄河中下游含沙量一般在25～300千克每立方米，将险情调查资料带入不同公式，得出块石起动的临界粒径为30～80厘米。由于人造备防石密度小于天然石材，综合机械设备因素，确定人造备防石的形状近似正方体，边长60厘米。

2.强度

人造备防石的技术参数包括两个方面：强度，应保证备防石在抛投时的基本完整性；耐久性，主要是冻融作用破坏和抗风化性能。

针对黄河泥沙颗粒细小、含泥量较大的实际情况，将试件的抗压强度设定为5兆帕，验算证实能够满足工程要求。

设计系列配方、尺寸各异的试件，对试件截取芯样，先后进行了3次现场抛投试验，经过两个冬季的自然风化，试件基本无变化。可以确定，人造备防石的设计强度可以满足工程要求。

结合经济性因素，推荐人造备防石现场28天抗压强度为5兆帕，考虑现场施工质量偏差，将实验室设计强度值定为6兆帕。由于掺入火山灰质胶结料，人工备防石的后期强度增长潜力较大。

3.原材料

采用的原材料有：3个地方生产的粉煤灰（质量在Ⅱ级和Ⅲ级之间）、3个品牌的32.5号普通硅酸盐水泥、自制复合型外加剂、以床沙为主的黄河天然淤泥沙。

人造备防石制作与性能试验

1.现场制作

分别在河南省内3个地点利用近似碾压混凝土技术进行了人造备防石的现场生产试验，采用5种配方。现场备防石的制作，选用强制式搅拌机、建筑通用模板、内燃式冲击夯等设备，脱模后根据设计要求，用专用切割机对备防石进行现场切割。

目前，根据工程管理的要求，黄河下游的备防石大部分进行干砌、码方。码好的备防石垛容易散乱，每年还要进行必要的整修，管理成本比较高。现场生产的人造备防石可以直接达到现有的管理标准，不需要后续管理工序。

2.机械化抛投试验

陆续在黄河下游河南黄河河务局3处河段进行现场批量生产，机械化抛投取得了较好的效果。人造备防石的强度和规格尺寸满足防洪抢险要求。经过抗风化性能和抗冻性能的检测，证明人造备防石的耐久性符合要求。经过两个汛期考验后，将其中1处水下人造备防石打捞上来，钻取芯样检验，发现备防石的形状完整，密实度没有下降，由于属于水硬性材料，备防石的芯样抗压强度还有8%左右的增长，证实人造备防石耐久性良好。

在某控导工程制作人造备防石600立方米，经现场检验其表观密度指标满足要求，对成品进行了钻取芯样，检测结果表明试样90天抗压强度为11.3兆帕，产品的密实度、强度和耐久性指标也满足相关要求。

对人造备防石进行现场抛投应用，共抛投100立方米，备防石滚落过程中保持形状完整，落水位置准确，证明其产品强度、抛投到位率满足防洪抢险要求。

人造备防石的应用前景

1.符合黄河机械化抢险的需要。将黄河泥沙制作成人造备防石进行机械化装抛投抢险，可部分取代传统抛散石、抛铅丝石笼的抢险方式，满足快速、高效的抢险要求。

2.价格合理、经济适用。从河南市场的平均情况看，人造备防石价格与天然块石价格基本相同，但比铅丝石笼低30％左右。可以注意到，两者的抢险效益有明显不同，用人造备防石抢险有可能较好地解决长期存在的根石走失问题，这相当于节省近25％的石料。因此，人造备防石具有明显的优越性。

3.应用前景广阔。统计资料表明，2000～2005年，黄河下游根石加固和抢险用石共计290万立方米，平均每年抛石48万立方米。可以预见，这种新材料的应用前景较广阔。