黃河下游河道整治工程大多采用傳統的柳石結構，它在工程運行中受大溜頂沖時，易迅速下蟄而出險，每年汛期都要對這些壩垛進行搶險加固，每修一座壩垛，都需經過多年甚至幾十年的反復搶護，才能達到基本穩定。　

據統計，每年黃河搶險用拋石量為幾十萬立方米，由于石材的不可再生性，石料綜合價格持續走高，今后購買日益困難。因此，急需開展人造備防石的研究、生產。

人造備防石基本技術參數

1.粒徑

加劇根石走失的主要原因是高含沙量和高流速。黃河中下游含沙量一般在25～300千克每立方米，將險情調查資料帶入不同公式，得出塊石起動的臨界粒徑為30～80厘米。由于人造備防石密度小于天然石材，綜合機械設備因素，確定人造備防石的形狀近似正方體，邊長60厘米。

2.強度

人造備防石的技術參數包括兩個方面：強度，應保證備防石在拋投時的基本完整性；耐久性，主要是凍融作用破壞和抗風化性能。

針對黃河泥沙顆粒細小、含泥量較大的實際情況，將試件的抗壓強度設定為5兆帕，驗算證實能夠滿足工程要求。

設計系列配方、尺寸各異的試件，對試件截取芯樣，先后進行了3次現場拋投試驗，經過兩個冬季的自然風化，試件基本無變化。可以確定，人造備防石的設計強度可以滿足工程要求。

結合經濟性因素，推薦人造備防石現場28天抗壓強度為5兆帕，考慮現場施工質量偏差，將實驗室設計強度值定為6兆帕。由于摻入火山灰質膠結料，人工備防石的后期強度增長潛力較大。

3.原材料

采用的原材料有：3個地方生產的粉煤灰（質量在Ⅱ級和Ⅲ級之間）、3個品牌的32.5號普通硅酸鹽水泥、自制復合型外加劑、以床沙為主的黃河天然淤泥沙。

人造備防石制作與性能試驗

1.現場制作

分別在河南省內3個地點利用近似碾壓混凝土技術進行了人造備防石的現場生產試驗，采用5種配方。現場備防石的制作，選用強制式攪拌機、建筑通用模板、內燃式沖擊夯等設備，脫模后根據設計要求，用專用切割機對備防石進行現場切割。

目前，根據工程管理的要求，黃河下游的備防石大部分進行干砌、碼方。碼好的備防石垛容易散亂，每年還要進行必要的整修，管理成本比較高。現場生產的人造備防石可以直接達到現有的管理標準，不需要后續管理工序。

2.機械化拋投試驗

陸續在黃河下游河南黃河河務局3處河段進行現場批量生產，機械化拋投取得了較好的效果。人造備防石的強度和規格尺寸滿足防洪搶險要求。經過抗風化性能和抗凍性能的檢測，證明人造備防石的耐久性符合要求。經過兩個汛期考驗后，將其中1處水下人造備防石打撈上來，鉆取芯樣檢驗，發現備防石的形狀完整，密實度沒有下降，由于屬于水硬性材料，備防石的芯樣抗壓強度還有8%左右的增長，證實人造備防石耐久性良好。

在某控導工程制作人造備防石600立方米，經現場檢驗其表觀密度指標滿足要求，對成品進行了鉆取芯樣，檢測結果表明試樣90天抗壓強度為11.3兆帕，產品的密實度、強度和耐久性指標也滿足相關要求。

對人造備防石進行現場拋投應用，共拋投100立方米，備防石滾落過程中保持形狀完整，落水位置準確，證明其產品強度、拋投到位率滿足防洪搶險要求。

人造備防石的應用前景

1.符合黃河機械化搶險的需要。將黃河泥沙制作成人造備防石進行機械化裝拋投搶險，可部分取代傳統拋散石、拋鉛絲石籠的搶險方式，滿足快速、高效的搶險要求。

2.價格合理、經濟適用。從河南市場的平均情況看，人造備防石價格與天然塊石價格基本相同，但比鉛絲石籠低30％左右。可以注意到，兩者的搶險效益有明顯不同，用人造備防石搶險有可能較好地解決長期存在的根石走失問題，這相當于節省近25％的石料。因此，人造備防石具有明顯的優越性。

3.應用前景廣闊。統計資料表明，2000～2005年，黃河下游根石加固和搶險用石共計290萬立方米，平均每年拋石48萬立方米。可以預見，這種新材料的應用前景較廣闊。