榮成夏莊地區虎頭石單元細粒二長花崗巖用于C60以上混凝土骨料分析

汪子杰，徐金欣

(山東省第四地質礦產勘查院，山東 濰坊 261021)

混凝土骨料作為主要原料,在各類建筑物中起到了骨架和支撐的作用[1],其對混凝土力學性能及持久性能等方面具備重要的影響。隨著現代社會高性能混凝土的發展，骨料的作用越來越被人們所重視[2]。該文經過對榮成市北部夏莊地域虎頭石單元細粒二長花崗巖石料的考察及實驗測試、分析等，對該地區花崗巖巖體用于混凝土骨料的適宜性進行了分析評估。

1 地質特征

1.1 巖漿巖

夏莊地域巖漿巖較為發育，主要為中生代早白堊世偉德山序列之虎頭石單元[3]。其分布于榮成市夏莊鎮東部，偉德山巖體的東南側，東西長約2.8km，南北寬2.0km，總體呈不規則巖株狀產出，脈動侵入通天嶺單元[4]。

巖性為細粒二長花崗巖，野外特征呈灰白—淺肉紅色，巖石結構為細粒花崗結構，塊狀構造。絕大多數礦物粒徑為1～2mm。

1.2 巖脈

巖脈不發育，發育少量的花崗斑巖脈，巖脈產狀、規模較小，單條脈長一般幾米至幾十米，寬一般幾厘米至幾米，總體與構造線方向一致。

1.3 構造

區域構造不發育，巖體內部斷裂較少見，僅部分區域見小型節理、裂隙，規模普遍較小，節理面較平直，節理走向以NWW向為主(圖1)，其他方向很少。節理類型為緊閉型，成因為構造形成，充填物少見。

圖1 花崗巖體節理走向玫瑰花圖

圖2 虎頭石單元巖石顯微特征(+)×35

2 巖石學特征

2.1 結構、構造及礦物成分

鏡下查看虎頭石單元巖石結構為細粒二長花崗巖，具鱗片粒狀變晶結構，片麻狀構造。礦物成分：斜長石35%，鉀長石15%～20%，石英15%～20%，黑云母及角閃石25%～30%，少量副礦物榍石、磷灰石、鋯石和鐵質(圖2)。

長石以斜長石為主，鉀長石次之，半自形—他形板柱狀，顆粒大小不等，多數粒徑為0.58～2.25mm，具不同程度泥化、絹云母化。石英：他形粒狀，顆粒大小不等，粒徑0.05～3.38mm。黑云母及角閃石分別為褐綠色、綠色，片狀、柱狀，粒徑(長)0.30～1.35mm，個別達5.00mm，呈不連續條紋狀、帶狀定向—半定向分布，顯示片麻狀、條帶狀構造(圖3)。

Kp—鉀長石；Pl—斜長石；Qz—石英；Bit—黑云母圖3 暗色礦物顯微特征(+)×35

2.2 化學成分

虎頭石單元細粒二長花崗巖化學成分見表1[注]山東省地質調查院，1∶25萬威海市幅區域地質調查報告，2003年。。

巖石化學成分與黎彤花崗巖相比，SiO2,Na2O,K2O偏高，TiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO偏低，SiO2含量屬酸性巖范圍。里特曼指數顯示巖石屬鈣堿性巖系列，固結指數和分異指數反映巖漿分異水平較高，氧化率表明巖體就位深度中等[5]。

3 巖石材質試驗

表1 巖石化學成分

3.1 樣品測試項目

采集樣品的測試種類包含巖石飽和抗壓強度、容重、吸水率、堿活性試驗和篩分析試驗測試等。各項實驗嚴格按照《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準(JGJ52-2006)》開展[6]。

3.2 試驗方法及結果

3.2.1 飽和抗壓強度、容重、吸水率

巖石飽和抗壓強度、容重、吸水率測試樣品2件，由山東省第四地質礦產勘查院試驗測試中心檢測，使用檢測儀器為08-613萬能材料試驗機，檢測按照JGJ52-2006進行。

虎頭石單元細粒二長花崗巖的飽和抗壓強度滿足抗壓強度大于72MPa的工業要求(巖石抗壓強度應比新配置的混凝土強度高20%以上)，容重、吸水率等作為參考性指標，其測試結果滿足普通混凝土用砂、石的要求(表2)[7]。

3.2.2 堿硅活性試驗

堿活性試驗測試由國家建筑材料地質工程勘查研究院測試中心進行，采用兩種方法：巖相法和快速法[8]。

表2 抗壓強度、容重、吸水率檢測結果

(1)巖相法

巖相法測試結果表明，巖石中具波狀消光的顆粒較粗的石英(約占50%)及具交代蠕蟲、穿孔結構的微晶石英(約占2%～3%)均具潛在堿硅活性[9]，鑒定巖石具潛在堿硅活性。

(2)快速法

為進一步查明該巖石的堿硅活性，檢驗硅質骨料與混凝土中的堿產生潛在反應的危害性，利用快速法堿活性試驗進行實驗室檢測，利用儀器主要有：養護水槽10-1、養護箱10-2、攪拌機10-3、測長儀10-5、電子天平08～513。檢測按照JGJ52-2006進行(表3)。

表3 JGJ52-2006堿活性判別標準

測試結果表明：虎頭石單元細粒二長花崗巖膨脹率為0.074%，無潛在危害，證明其不具堿硅活性[10]，為非堿硅活性集料。

3.2.3 堅固性、壓碎值測試

堅固性、壓碎值的鑒定測試由國家建筑材料地質工程勘查研究院測試中心開展，應用儀器為08-613萬能試驗機、08-513電子天平，檢測按照JGJ52-2006進行。測試成果表明：虎頭石單元細粒二長花崗巖的壓碎值和堅固性指標均合格，能夠滿足C60混凝土技術要求(表4)[11]。

表4 堅固性、壓碎值測試結果

3.2.4 含泥量、泥塊含量、云母含量等

含泥量、泥塊含量、云母含量等的測試由國家建筑材料地質工程勘查研究院測試中心完成，利用儀器為標準篩、烘箱、規準儀、天平、漏斗，飽和面干試模等。依據方法為JGJ52-2006[12]。篩分析試驗結果顯示，虎頭石單元細粒二長花崗巖巖石含泥量、泥塊含量、云母含量、針、片顆粒含量等指標滿足C60混凝土技術要求(表5)[13]。

表5 檢測結果與指標含量對照

3.2.5 篩分析試驗

篩分析試驗測試由國家建筑材料地質工程勘查研究院測試中心開展，利用儀器為：試驗篩、天平、搖篩機、烘箱、淺盤等。依據方法為JGJ52-2006[12]。篩分析試驗結果顯示，虎頭石單元細粒二長花崗巖巖石含泥量、泥塊含量、云母含量、針、片顆粒含量等指標滿足C60混凝土技術要求(表6)[13]。

表6 篩分析檢測結果

4 工業利用性能評價

夏莊地域虎頭石單元二長花崗巖的成巖時代為白堊紀，形成年代相對較晚[14]，巖石中巖脈較少，較純凈。其為巖漿型礦床，露頭良好，巖石物理、化學特征穩定，為一獨立山體，開采條件簡單。

該處現有一采石場，主要開采塊石及粉碎石子，從開采的掌子面觀察，地表風化層厚約1m，1m以下巖石新鮮，巖性較穩定、單一，巖脈不發育，巖石較致密、堅硬，巖體節理發育不太發達，采區巖石含量大。塊石簡單破碎后可加工成不同粒級的碎石、砂[15]，加工技術條件簡單。

5 結論與建議

夏莊地區虎頭石單元細粒二長花崗巖為中生代侵入巖，處于殘丘山坡地帶，巖石結構、構造簡單，礦體較完整，礦石質量穩定，可開采出從碎石到荒料等不同規格的石料[16]。從化驗測試結果可以看出，該處石料質量較好，所測指標全部可以滿足C60混凝土技術要求，因此，適宜于用作C60以上混凝土骨料[17]。

該地區石料質量較好，可進一步進行勘查工作，核實儲量規模。開采使用過程中，應注意將脈巖進行剝離、區分，提高石料的質量。