混凝土骨料堿活性對(duì)烏拉哈達(dá)水庫(kù)影響分析

李啟磊

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

混凝土骨料堿活性對(duì)烏拉哈達(dá)水庫(kù)影響分析

李啟磊

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程前期選用的混凝土粗、細(xì)骨料均具有堿活性，不宜直接用作重要建筑物的混凝土骨料。新頒布《水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL654-2014）根據(jù)建筑物等級(jí)對(duì)重要建筑物中堿活性混凝土骨料使用做出了明確規(guī)定，根據(jù)上述規(guī)范要求及工程審查專家意見(jiàn)，同時(shí)綜合考慮各方面因素，決定棄用前期選定的混凝土骨料場(chǎng)，另選混存在堿活性問(wèn)題的混凝土骨料來(lái)源。料場(chǎng)的變更導(dǎo)致了一系列問(wèn)題，對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生了較大影響。我國(guó)不少地區(qū)基巖普遍含有堿活性成分，本工程中混凝土骨料的選擇可為其它工程提供參考。

烏拉哈達(dá)水庫(kù) 堿活性反應(yīng) 混凝土骨料

1　工程概況

清水河貫穿張家口市城區(qū)南北，是永定河水系洋河干流的一條主要支流，全長(zhǎng)122km，在張家口市上游分東溝、正溝和西溝三條支流，其中東溝和西溝規(guī)模較大。擬建的烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程地處張家口市崇禮縣境內(nèi)，包括兩座水庫(kù)，分別位于清水河上游東溝、西溝之上，是兩座以防洪為主，并兼具城市供水、灌溉等綜合利用的中型水庫(kù)。

2011年1月和8月對(duì)烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程進(jìn)行了項(xiàng)目建議書(shū)階段的勘察工作，2015年1月烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程通過(guò)項(xiàng)目建議書(shū)階段審查。審查意見(jiàn)中提出混凝土粗、細(xì)骨料為具有潛在危害性的堿活性骨料，應(yīng)進(jìn)一步復(fù)核，并提出處理措施?；炷凉橇蠅A活性問(wèn)題將會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生較大影響，本文將對(duì)此進(jìn)行分析。

2　前期混凝土骨料選擇及其存在的問(wèn)題

烏拉哈達(dá)水庫(kù)西庫(kù)周邊基巖巖性為侏羅系上統(tǒng)啕北營(yíng)組（J3t）角礫凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖、流紋巖、粗面巖等噴出巖類(lèi)；東庫(kù)周邊基巖巖性主要為太古界崇禮組（Arch） 角閃斜長(zhǎng)片麻巖。上述巖石因含有堿活性成分，不適合用作混凝土骨料。

前期擬選用東、西溝交匯處附近河道的砂礫料作為混凝土粗、細(xì)骨料，共計(jì)4處，分別為啕南營(yíng)砂礫料場(chǎng)、朝天洼砂礫料場(chǎng)、孤石砂礫料場(chǎng)及烏拉哈達(dá)砂礫料場(chǎng)。

上述料場(chǎng)砂料、礫料大部分指標(biāo)滿足混凝土骨料質(zhì)量要求，存在主要問(wèn)題是存在堿活性潛在危害。通過(guò)砂漿棒快速法測(cè)定，砂礫料砂漿試件在規(guī)定條件下28天膨脹率皆超過(guò)了0.2%，判定砂礫料為具有潛在危害性的堿活性骨料。

由于工程區(qū)附近沒(méi)有更優(yōu)混凝土骨料來(lái)源，故仍選用上述堿活性骨料，但使用時(shí)必須采取適宜的堿活性抑制措施。

3　混凝土骨料料場(chǎng)變更

烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程為Ⅱ等工程，主要建筑物級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物級(jí)別為3級(jí)。根據(jù)《水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL654-2014），烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程中大壩等主要建筑物的合理使用年限為100年，該規(guī)范對(duì)合理使用年限為100年的永久性水工建筑物的混凝土骨料提出了明確要求:未經(jīng)論證，混凝土不應(yīng)采用堿活性骨料。

根據(jù)工程審查專家意見(jiàn)，綜合考慮堿活性骨料論證的復(fù)雜性和準(zhǔn)確性，為確保工程安全，在工程方案部分調(diào)整的情況下，決定棄用前期選定的砂礫料場(chǎng)，重新挑選不具有堿活性的混凝土粗、細(xì)骨料來(lái)源。

由于工程區(qū)附近山體巖石均含有堿活性成分，且清水河河道內(nèi)砂料、卵礫石料經(jīng)試驗(yàn)均具有堿活性，故需在其他地區(qū)選取粗、細(xì)骨料料場(chǎng)。天然建筑材料料場(chǎng)距離工程區(qū)一般宜在20km以內(nèi)，新選料場(chǎng)運(yùn)距將遠(yuǎn)大于上述要求。

經(jīng)調(diào)查，擬選用張家口市宣化縣東望山鄉(xiāng)西望山村、殷家莊村附近砂料，料場(chǎng)由北側(cè)幾條溝谷河流沖洪積而成。該處砂料儲(chǔ)量豐富，可滿足工程需要；現(xiàn)有多個(gè)砂場(chǎng)正在開(kāi)采，方便工程采購(gòu)使用。取樣進(jìn)行堿活性試驗(yàn)及其他項(xiàng)目試驗(yàn)，堿活性試驗(yàn)采用砂漿棒快速法，試驗(yàn)結(jié)果表明，該處砂料不具有堿活性；砂料其他指標(biāo)除含泥量稍高外均滿足要求，經(jīng)處理可用作工程混凝土細(xì)骨料。料場(chǎng)至工程區(qū)運(yùn)距約60km，經(jīng)由公路可到達(dá)工程區(qū)，交通運(yùn)輸條件較為便利。

通過(guò)排查1:20萬(wàn)地質(zhì)圖來(lái)尋找適宜用作混凝土粗骨料的巖性，擬選用粗骨料場(chǎng)位于張家口市懷來(lái)縣存瑞鄉(xiāng)二堡子村北，在山上開(kāi)采石料進(jìn)行加工，破碎成碎石料，該處石料儲(chǔ)量豐富。該處石料巖性為寒武系中統(tǒng)（∈2）灰?guī)r，該巖石不含堿活性成份，適宜用作混凝土粗骨料。料場(chǎng)至工程區(qū)運(yùn)距約110km，經(jīng)由公路、高速可到達(dá)工程區(qū)，交通運(yùn)輸條件較為便利。

4　料場(chǎng)變更產(chǎn)生的影響

變更后的料場(chǎng)至工程區(qū)運(yùn)距較遠(yuǎn)，砂料場(chǎng)運(yùn)距約為60km，碎石料場(chǎng)運(yùn)距約110km。相對(duì)前期勘察料場(chǎng)（運(yùn)距小于10km）運(yùn)距大幅增加，運(yùn)輸成本也隨之大量增加，從而推高工程投資總額，增加了工程開(kāi)展的難度。

另外，運(yùn)距的加大將會(huì)產(chǎn)生一些不確定因素，進(jìn)而影響到混凝土骨料供應(yīng)的保障，最終對(duì)工程的施工組織產(chǎn)生影響。同時(shí)，由于混凝土骨料供應(yīng)可能存在問(wèn)題，將需要采取諸如增加儲(chǔ)料倉(cāng)庫(kù)容量等措施以保障材料供應(yīng)，從而進(jìn)一步增加工程投資。

混凝土骨料價(jià)格較高影響了烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程?hào)|庫(kù)大壩壩型選擇。東庫(kù)推薦壩址前期建議壩型為碾壓混凝土重力壩，為減少混凝土骨料用量，控制工程投資，使工程能順利開(kāi)展，擬將壩型改為當(dāng)?shù)夭牧蠅巍涡透暮髮⒃黾庸こ陶嫉?，并需要重新選取天然建材料場(chǎng)。

5　結(jié)語(yǔ)

烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程區(qū)附近山體巖石、河道卵礫石均為具有潛在堿活性的天然建筑材料，不宜直接用作重要建筑物的混凝土骨料。工程前期勘察時(shí)《水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL654-2014）尚未頒布，在沒(méi)有更優(yōu)替代品的情況下，具有潛在堿活性的骨料一般可在采取適當(dāng)抑制措施后使用。上述規(guī)范根據(jù)建筑物等級(jí)對(duì)重要建筑物中堿活性混凝土骨料使用做出了明確規(guī)定。

綜合考慮各方面因素，烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程中大壩等主要建筑物不能采用具有潛在堿活性的混凝土骨料，重新選定的料場(chǎng)距離工程區(qū)運(yùn)距較大。運(yùn)距遠(yuǎn)導(dǎo)致上述混凝土骨料價(jià)格較高，并為材料供應(yīng)增添了不確定因素，加大了工程投資，并導(dǎo)致了東壩壩型的更改。

烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程中堿活性混凝土骨料問(wèn)題對(duì)工程產(chǎn)生了一系列影響，我國(guó)不少地區(qū)基巖普遍含有堿活性成分，本工程中混凝土骨料堿活性問(wèn)題的解決方法可為上述地區(qū)的水利工程項(xiàng)目提供借鑒。

［1］SL251-2000，水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程［S］.

［2］李金玉.中國(guó)大壩混凝土中的堿骨料反應(yīng)［J］.水力發(fā)電，2005，31（1）：34-37.

［3］河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.河北省張家口市烏拉哈達(dá)水庫(kù)工程項(xiàng)目建議書(shū)工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.2013.