大石門水庫混凝土骨料潛在堿活性試驗研究

陳潔宇

（水利部新疆維吾爾自治區水利水電勘測設計研究院，新疆 昌吉 831100）

1 工程概況

新疆車爾臣河大石門庫位于巴州且末縣車爾臣河干流上，水庫總庫容1.27億m3，正常蓄水位2300.0 m，最大壩高128.8 m，是一座防洪、發電和灌溉綜合利用的大（1）型水庫[1]。依據地質勘查資料，大石門水利樞紐工程所使用C4及C2混凝土骨料料場骨料存在潛在堿活性危害。本文依據有關規程、規范和委托要求,對工程建設過程中所使用的C4料場產混凝土粗細骨料各取樣1組進行堿活性試驗研究。

2 堿骨料反應及其檢驗方法

混凝土骨料中堿活性礦物與水泥、外加劑及環境中堿(如K2O、Na2O等)在水中發生反應，產生體積膨脹可導致混凝土開裂甚至發生結構破壞的現象，稱為堿-骨料反應[2]。

2.1 堿骨料反應機理

根據與堿反應的巖石礦物種類可將堿骨料反應分為堿與硅酸反應和堿～與碳酸鹽反應[3]，其反應機理為堿與骨料中活性SiO2發生反應生成硅酸鈉凝膠，堿與某些泥質石灰質白云巖或泥質白云質石灰巖發生脫白云化反應，二者均可引起混凝土膨脹、開裂破壞。

2.2 堿骨料活性試驗方法

對骨料堿活性的評定，至今國際上尚無一個一致認可的方法，評定方法有巖相法、化學法、砂漿長度法、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行骨料堿活性檢驗。兩種試驗方法判定標準及優缺點見表1。

本工程混凝土粗骨料中巖石成分復雜，產生堿-骨料反應的礦物成分種類多且復雜，對混凝土骨料堿活性的評定采用巖相法、砂漿棒快速法兩種方法進行綜合評定。在進行堿活性檢驗之前，先進行原材料各項性能檢測，合格后方可用于工程堿骨料活性試驗。

表1 兩種試驗方法判定標準及優缺點

3 原材料檢測

堿-骨料反應試驗采用工程施工中正在使用的C4料場混凝土粗、細骨料，各項性能檢測結果見表2、表3。除細度模數、遜徑未達標外，其余各項性能均滿足《水工混凝土施工規范》（SL 677－2014）[5]中混凝土粗、細骨料的物理化學的品質要求。

4 骨料的堿活性試驗-巖相法

對大石門水庫C4料場粗骨料中取母巖6組進行巖石薄片鑒定，鑒定結果見表4。并對該細骨料進行砂料巖相鑒定[6]，鑒定結果見表5（篇幅所限，只列舉部分鑒定成果）。

表2 混凝土細骨料物理、化學性能檢測成果表

表3 混凝土粗骨料物理、化學性能檢測成果表

表4 粗骨料母巖薄片鑒定成果表

表5 細骨料薄片鑒定成果表

通過薄片鑒定，該混凝土粗骨料的巖性主要由細粒二長花崗巖、亮晶團粒生物碎屑灰巖、流紋變晶屑玻屑凝灰巖、弱蝕變復屑凝灰巖（若絹云母化）、蝕變中細粒黑云母花崗閃長巖（絹云母、黝簾石化）、蝕變碎?；屑毩Ｓ⒃崎W長巖（絹云母化）、蝕變碎?；屑毩Ｓ⒃崎W長巖（弱綠泥石化、弱黝簾石化、絹云母化）、微晶粉晶生物碎屑團塊灰巖、蝕變中細粒黑云母花崗閃長巖（絹云母化）、弱蝕變霏細巖（弱黝簾石化、弱絹云母化）、霏細巖等、弱蝕變霏細巖（弱絹云母化）組成；該混凝土細骨料的巖性主要由花崗巖、灰巖、蝕變閃長玢巖、凝灰巖、安山巖、硅質巖以及少量石膏巖等組成。該組混凝土粗、細骨料中均不同程度的含有堿活性巖石，會對工程質量造成一定程度的危害。

5 結論與建議

通過巖相法鑒定結果表明，C4料場混凝土粗骨料母巖巖性主要由細粒二長花崗巖、亮晶團粒生物碎屑灰巖、流紋變晶屑玻屑凝灰巖、弱蝕變復屑凝灰巖、蝕變中細粒黑云母花崗閃長巖、蝕變碎?；屑毩Ｓ⒃崎W長巖、微晶粉晶生物碎屑團塊灰巖、弱蝕變霏細巖、霏細巖等組成；該料場混凝土細骨料的巖性主要由灰巖、蝕變閃長玢巖、花崗巖、安山巖、凝灰巖、硅質巖、少量石膏巖等組成。該組混凝土粗、細骨料中均不同程度的含有堿活性巖石，會對工程質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系，還需通過砂漿棒快速法試驗做進一步研究。