混凝土骨料堿活性對烏拉哈達水庫影響分析

李啟磊

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

混凝土骨料堿活性對烏拉哈達水庫影響分析

李啟磊

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

烏拉哈達水庫工程前期選用的混凝土粗、細骨料均具有堿活性，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計規范》（SL654-2014）根據建筑物等級對重要建筑物中堿活性混凝土骨料使用做出了明確規定，根據上述規范要求及工程審查專家意見，同時綜合考慮各方面因素，決定棄用前期選定的混凝土骨料場，另選混存在堿活性問題的混凝土骨料來源。料場的變更導致了一系列問題，對工程建設產生了較大影響。我國不少地區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。

烏拉哈達水庫 堿活性反應 混凝土骨料

1　工程概況

清水河貫穿張家口市城區南北，是永定河水系洋河干流的一條主要支流，全長122km，在張家口市上游分東溝、正溝和西溝三條支流，其中東溝和西溝規模較大。擬建的烏拉哈達水庫工程地處張家口市崇禮縣境內，包括兩座水庫，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。

2011年1月和8月對烏拉哈達水庫工程進行了項目建議書階段的勘察工作，2015年1月烏拉哈達水庫工程通過項目建議書階段審查。審查意見中提出混凝土粗、細骨料為具有潛在危害性的堿活性骨料，應進一步復核，并提出處理措施。混凝土骨料堿活性問題將會對工程產生較大影響，本文將對此進行分析。

2　前期混凝土骨料選擇及其存在的問題

烏拉哈達水庫西庫周邊基巖巖性為侏羅系上統啕北營組（J3t）角礫凝灰巖、流紋質凝灰巖、凝灰質砂巖、流紋巖、粗面巖等噴出巖類；東庫周邊基巖巖性主要為太古界崇禮組（Arch） 角閃斜長片麻巖。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、細骨料，共計4處，分別為啕南營砂礫料場、朝天洼砂礫料場、孤石砂礫料場及烏拉哈達砂礫料場。

上述料場砂料、礫料大部分指標滿足混凝土骨料質量要求，存在主要問題是存在堿活性潛在危害。通過砂漿棒快速法測定，砂礫料砂漿試件在規定條件下28天膨脹率皆超過了0.2%，判定砂礫料為具有潛在危害性的堿活性骨料。

由于工程區附近沒有更優混凝土骨料來源，故仍選用上述堿活性骨料，但使用時必須采取適宜的堿活性抑制措施。

3　混凝土骨料料場變更

烏拉哈達水庫工程為Ⅱ等工程，主要建筑物級別為2級，次要建筑物級別為3級。根據《水利水電工程合理使用年限及耐久性設計規范》（SL654-2014），烏拉哈達水庫工程中大壩等主要建筑物的合理使用年限為100年，該規范對合理使用年限為100年的永久性水工建筑物的混凝土骨料提出了明確要求:未經論證，混凝土不應采用堿活性骨料。

根據工程審查專家意見，綜合考慮堿活性骨料論證的復雜性和準確性，為確保工程安全，在工程方案部分調整的情況下，決定棄用前期選定的砂礫料場，重新挑選不具有堿活性的混凝土粗、細骨料來源。

由于工程區附近山體巖石均含有堿活性成分，且清水河河道內砂料、卵礫石料經試驗均具有堿活性，故需在其他地區選取粗、細骨料料場。天然建筑材料料場距離工程區一般宜在20km以內，新選料場運距將遠大于上述要求。

經調查，擬選用張家口市宣化縣東望山鄉西望山村、殷家莊村附近砂料，料場由北側幾條溝谷河流沖洪積而成。該處砂料儲量豐富，可滿足工程需要；現有多個砂場正在開采，方便工程采購使用。取樣進行堿活性試驗及其他項目試驗，堿活性試驗采用砂漿棒快速法，試驗結果表明，該處砂料不具有堿活性；砂料其他指標除含泥量稍高外均滿足要求，經處理可用作工程混凝土細骨料。料場至工程區運距約60km，經由公路可到達工程區，交通運輸條件較為便利。

通過排查1:20萬地質圖來尋找適宜用作混凝土粗骨料的巖性，擬選用粗骨料場位于張家口市懷來縣存瑞鄉二堡子村北，在山上開采石料進行加工，破碎成碎石料，該處石料儲量豐富。該處石料巖性為寒武系中統（∈2）灰巖，該巖石不含堿活性成份，適宜用作混凝土粗骨料。料場至工程區運距約110km，經由公路、高速可到達工程區，交通運輸條件較為便利。

4　料場變更產生的影響

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

另外，運距的加大將會產生一些不確定因素，進而影響到混凝土骨料供應的保障，最終對工程的施工組織產生影響。同時，由于混凝土骨料供應可能存在問題，將需要采取諸如增加儲料倉庫容量等措施以保障材料供應，從而進一步增加工程投資。

混凝土骨料價格較高影響了烏拉哈達水庫工程東庫大壩壩型選擇。東庫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，使工程能順利開展，擬將壩型改為當地材料壩。壩型更改后將增加工程占地，并需要重新選取天然建材料場。

5　結語

烏拉哈達水庫工程區附近山體巖石、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《水利水電工程合理使用年限及耐久性設計規范》（SL654-2014）尚未頒布，在沒有更優替代品的情況下，具有潛在堿活性的骨料一般可在采取適當抑制措施后使用。上述規范根據建筑物等級對重要建筑物中堿活性混凝土骨料使用做出了明確規定。

綜合考慮各方面因素，烏拉哈達水庫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，重新選定的料場距離工程區運距較大。運距遠導致上述混凝土骨料價格較高，并為材料供應增添了不確定因素，加大了工程投資，并導致了東壩壩型的更改。

烏拉哈達水庫工程中堿活性混凝土骨料問題對工程產生了一系列影響，我國不少地區基巖普遍含有堿活性成分，本工程中混凝土骨料堿活性問題的解決方法可為上述地區的水利工程項目提供借鑒。

［1］SL251-2000，水利水電工程天然建筑材料勘察規程［S］.

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

［3］河北省水利水電勘測設計研究院.河北省張家口市烏拉哈達水庫工程項目建議書工程地質勘察報告［R］.2013.