大石門水庫(kù)混凝土骨料潛在堿活性試驗(yàn)研究

陳潔宇

（水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

新疆車爾臣河大石門庫(kù)位于巴州且末縣車爾臣河干流上，水庫(kù)總庫(kù)容1.27億m3，正常蓄水位2300.0 m，最大壩高128.8 m，是一座防洪、發(fā)電和灌溉綜合利用的大（1）型水庫(kù)[1]。依據(jù)地質(zhì)勘查資料，大石門水利樞紐工程所使用C4及C2混凝土骨料料場(chǎng)骨料存在潛在堿活性危害。本文依據(jù)有關(guān)規(guī)程、規(guī)范和委托要求,對(duì)工程建設(shè)過(guò)程中所使用的C4料場(chǎng)產(chǎn)混凝土粗細(xì)骨料各取樣1組進(jìn)行堿活性試驗(yàn)研究。

2 堿骨料反應(yīng)及其檢驗(yàn)方法

混凝土骨料中堿活性礦物與水泥、外加劑及環(huán)境中堿(如K2O、Na2O等)在水中發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生體積膨脹可導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂甚至發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象，稱為堿-骨料反應(yīng)[2]。

2.1 堿骨料反應(yīng)機(jī)理

根據(jù)與堿反應(yīng)的巖石礦物種類可將堿骨料反應(yīng)分為堿與硅酸反應(yīng)和堿～與碳酸鹽反應(yīng)[3]，其反應(yīng)機(jī)理為堿與骨料中活性SiO2發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鈉凝膠，堿與某些泥質(zhì)石灰質(zhì)白云巖或泥質(zhì)白云質(zhì)石灰?guī)r發(fā)生脫白云化反應(yīng)，二者均可引起混凝土膨脹、開(kāi)裂破壞。

2.2 堿骨料活性試驗(yàn)方法

對(duì)骨料堿活性的評(píng)定，至今國(guó)際上尚無(wú)一個(gè)一致認(rèn)可的方法，評(píng)定方法有巖相法、化學(xué)法、砂漿長(zhǎng)度法、混凝土棱柱體法和砂漿棒快速法等[4]，目前普遍采用巖相法、砂漿棒快速法兩種方法進(jìn)行骨料堿活性檢驗(yàn)。兩種試驗(yàn)方法判定標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

本工程混凝土粗骨料中巖石成分復(fù)雜，產(chǎn)生堿-骨料反應(yīng)的礦物成分種類多且復(fù)雜，對(duì)混凝土骨料堿活性的評(píng)定采用巖相法、砂漿棒快速法兩種方法進(jìn)行綜合評(píng)定。在進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)之前，先進(jìn)行原材料各項(xiàng)性能檢測(cè)，合格后方可用于工程堿骨料活性試驗(yàn)。

表1 兩種試驗(yàn)方法判定標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)缺點(diǎn)

3 原材料檢測(cè)

堿-骨料反應(yīng)試驗(yàn)采用工程施工中正在使用的C4料場(chǎng)混凝土粗、細(xì)骨料，各項(xiàng)性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2、表3。除細(xì)度模數(shù)、遜徑未達(dá)標(biāo)外，其余各項(xiàng)性能均滿足《水工混凝土施工規(guī)范》（SL 677－2014）[5]中混凝土粗、細(xì)骨料的物理化學(xué)的品質(zhì)要求。

4 骨料的堿活性試驗(yàn)-巖相法

對(duì)大石門水庫(kù)C4料場(chǎng)粗骨料中取母巖6組進(jìn)行巖石薄片鑒定，鑒定結(jié)果見(jiàn)表4。并對(duì)該細(xì)骨料進(jìn)行砂料巖相鑒定[6]，鑒定結(jié)果見(jiàn)表5（篇幅所限，只列舉部分鑒定成果）。

表2 混凝土細(xì)骨料物理、化學(xué)性能檢測(cè)成果表

表3 混凝土粗骨料物理、化學(xué)性能檢測(cè)成果表

表4 粗骨料母巖薄片鑒定成果表

表5 細(xì)骨料薄片鑒定成果表

通過(guò)薄片鑒定，該混凝土粗骨料的巖性主要由細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、亮晶團(tuán)粒生物碎屑灰?guī)r、流紋變晶屑玻屑凝灰?guī)r、弱蝕變復(fù)屑凝灰?guī)r（若絹云母化）、蝕變中細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖（絹云母、黝簾石化）、蝕變碎粒化中細(xì)粒英云閃長(zhǎng)巖（絹云母化）、蝕變碎粒化中細(xì)粒英云閃長(zhǎng)巖（弱綠泥石化、弱黝簾石化、絹云母化）、微晶粉晶生物碎屑團(tuán)塊灰?guī)r、蝕變中細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖（絹云母化）、弱蝕變霏細(xì)巖（弱黝簾石化、弱絹云母化）、霏細(xì)巖等、弱蝕變霏細(xì)巖（弱絹云母化）組成；該混凝土細(xì)骨料的巖性主要由花崗巖、灰?guī)r、蝕變閃長(zhǎng)玢巖、凝灰?guī)r、安山巖、硅質(zhì)巖以及少量石膏巖等組成。該組混凝土粗、細(xì)骨料中均不同程度的含有堿活性巖石，會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成一定程度的危害。

5 結(jié)論與建議

通過(guò)巖相法鑒定結(jié)果表明，C4料場(chǎng)混凝土粗骨料母巖巖性主要由細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖、亮晶團(tuán)粒生物碎屑灰?guī)r、流紋變晶屑玻屑凝灰?guī)r、弱蝕變復(fù)屑凝灰?guī)r、蝕變中細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、蝕變碎粒化中細(xì)粒英云閃長(zhǎng)巖、微晶粉晶生物碎屑團(tuán)塊灰?guī)r、弱蝕變霏細(xì)巖、霏細(xì)巖等組成；該料場(chǎng)混凝土細(xì)骨料的巖性主要由灰?guī)r、蝕變閃長(zhǎng)玢巖、花崗巖、安山巖、凝灰?guī)r、硅質(zhì)巖、少量石膏巖等組成。該組混凝土粗、細(xì)骨料中均不同程度的含有堿活性巖石，會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成一定程度的危害，若想得到活性組分含量與膨脹率的定量關(guān)系，還需通過(guò)砂漿棒快速法試驗(yàn)做進(jìn)一步研究。