荣成夏庄地区虎头石单元细粒二长花岗岩用于C60以上混凝土骨料分析

汪子杰，徐金欣

(山东省第四地质矿产勘查院，山东 潍坊 261021)

混凝土骨料作为主要原料,在各类建筑物中起到了骨架和支撑的作用[1],其对混凝土力学性能及持久性能等方面具备重要的影响。随着现代社会高性能混凝土的发展，骨料的作用越来越被人们所重视[2]。该文经过对荣成市北部夏庄地域虎头石单元细粒二长花岗岩石料的考察及实验测试、分析等，对该地区花岗岩岩体用于混凝土骨料的适宜性进行了分析评估。

1 地质特征

1.1 岩浆岩

夏庄地域岩浆岩较为发育，主要为中生代早白垩世伟德山序列之虎头石单元[3]。其分布于荣成市夏庄镇东部，伟德山岩体的东南侧，东西长约2.8km，南北宽2.0km，总体呈不规则岩株状产出，脉动侵入通天岭单元[4]。

岩性为细粒二长花岗岩，野外特征呈灰白—浅肉红色，岩石结构为细粒花岗结构，块状构造。绝大多数矿物粒径为1～2mm。

1.2 岩脉

岩脉不发育，发育少量的花岗斑岩脉，岩脉产状、规模较小，单条脉长一般几米至几十米，宽一般几厘米至几米，总体与构造线方向一致。

1.3 构造

区域构造不发育，岩体内部断裂较少见，仅部分区域见小型节理、裂隙，规模普遍较小，节理面较平直，节理走向以NWW向为主(图1)，其他方向很少。节理类型为紧闭型，成因为构造形成，充填物少见。

图1 花岗岩体节理走向玫瑰花图

图2 虎头石单元岩石显微特征(+)×35

2 岩石学特征

2.1 结构、构造及矿物成分

镜下查看虎头石单元岩石结构为细粒二长花岗岩，具鳞片粒状变晶结构，片麻状构造。矿物成分：斜长石35%，钾长石15%～20%，石英15%～20%，黑云母及角闪石25%～30%，少量副矿物榍石、磷灰石、锆石和铁质(图2)。

长石以斜长石为主，钾长石次之，半自形—他形板柱状，颗粒大小不等，多数粒径为0.58～2.25mm，具不同程度泥化、绢云母化。石英：他形粒状，颗粒大小不等，粒径0.05～3.38mm。黑云母及角闪石分别为褐绿色、绿色，片状、柱状，粒径(长)0.30～1.35mm，个别达5.00mm，呈不连续条纹状、带状定向—半定向分布，显示片麻状、条带状构造(图3)。

Kp—钾长石；Pl—斜长石；Qz—石英；Bit—黑云母图3 暗色矿物显微特征(+)×35

2.2 化学成分

虎头石单元细粒二长花岗岩化学成分见表1[注]山东省地质调查院，1∶25万威海市幅区域地质调查报告，2003年。。

岩石化学成分与黎彤花岗岩相比，SiO2,Na2O,K2O偏高，TiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MnO,MgO,CaO偏低，SiO2含量属酸性岩范围。里特曼指数显示岩石属钙碱性岩系列，固结指数和分异指数反映岩浆分异水平较高，氧化率表明岩体就位深度中等[5]。

3 岩石材质试验

表1 岩石化学成分

3.1 样品测试项目

采集样品的测试种类包含岩石饱和抗压强度、容重、吸水率、碱活性试验和筛分析试验测试等。各项实验严格按照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准(JGJ52-2006)》开展[6]。

3.2 试验方法及结果

3.2.1 饱和抗压强度、容重、吸水率

岩石饱和抗压强度、容重、吸水率测试样品2件，由山东省第四地质矿产勘查院试验测试中心检测，使用检测仪器为08-613万能材料试验机，检测按照JGJ52-2006进行。

虎头石单元细粒二长花岗岩的饱和抗压强度满足抗压强度大于72MPa的工业要求(岩石抗压强度应比新配置的混凝土强度高20%以上)，容重、吸水率等作为参考性指标，其测试结果满足普通混凝土用砂、石的要求(表2)[7]。

3.2.2 碱硅活性试验

碱活性试验测试由国家建筑材料地质工程勘查研究院测试中心进行，采用两种方法：岩相法和快速法[8]。

表2 抗压强度、容重、吸水率检测结果

(1)岩相法

岩相法测试结果表明，岩石中具波状消光的颗粒较粗的石英(约占50%)及具交代蠕虫、穿孔结构的微晶石英(约占2%～3%)均具潜在碱硅活性[9]，鉴定岩石具潜在碱硅活性。

(2)快速法

为进一步查明该岩石的碱硅活性，检验硅质骨料与混凝土中的碱产生潜在反应的危害性，利用快速法碱活性试验进行实验室检测，利用仪器主要有：养护水槽10-1、养护箱10-2、搅拌机10-3、测长仪10-5、电子天平08～513。检测按照JGJ52-2006进行(表3)。

表3 JGJ52-2006碱活性判别标准

测试结果表明：虎头石单元细粒二长花岗岩膨胀率为0.074%，无潜在危害，证明其不具碱硅活性[10]，为非碱硅活性集料。

3.2.3 坚固性、压碎值测试

坚固性、压碎值的鉴定测试由国家建筑材料地质工程勘查研究院测试中心开展，应用仪器为08-613万能试验机、08-513电子天平，检测按照JGJ52-2006进行。测试成果表明：虎头石单元细粒二长花岗岩的压碎值和坚固性指标均合格，能够满足C60混凝土技术要求(表4)[11]。

表4 坚固性、压碎值测试结果

3.2.4 含泥量、泥块含量、云母含量等

含泥量、泥块含量、云母含量等的测试由国家建筑材料地质工程勘查研究院测试中心完成，利用仪器为标准筛、烘箱、规准仪、天平、漏斗，饱和面干试模等。依据方法为JGJ52-2006[12]。筛分析试验结果显示，虎头石单元细粒二长花岗岩岩石含泥量、泥块含量、云母含量、针、片颗粒含量等指标满足C60混凝土技术要求(表5)[13]。

表5 检测结果与指标含量对照

3.2.5 筛分析试验

筛分析试验测试由国家建筑材料地质工程勘查研究院测试中心开展，利用仪器为：试验筛、天平、摇筛机、烘箱、浅盘等。依据方法为JGJ52-2006[12]。筛分析试验结果显示，虎头石单元细粒二长花岗岩岩石含泥量、泥块含量、云母含量、针、片颗粒含量等指标满足C60混凝土技术要求(表6)[13]。

表6 筛分析检测结果

4 工业利用性能评价

夏庄地域虎头石单元二长花岗岩的成岩时代为白垩纪，形成年代相对较晚[14]，岩石中岩脉较少，较纯净。其为岩浆型矿床，露头良好，岩石物理、化学特征稳定，为一独立山体，开采条件简单。

该处现有一采石场，主要开采块石及粉碎石子，从开采的掌子面观察，地表风化层厚约1m，1m以下岩石新鲜，岩性较稳定、单一，岩脉不发育，岩石较致密、坚硬，岩体节理发育不太发达，采区岩石含量大。块石简单破碎后可加工成不同粒级的碎石、砂[15]，加工技术条件简单。

5 结论与建议

夏庄地区虎头石单元细粒二长花岗岩为中生代侵入岩，处于残丘山坡地带，岩石结构、构造简单，矿体较完整，矿石质量稳定，可开采出从碎石到荒料等不同规格的石料[16]。从化验测试结果可以看出，该处石料质量较好，所测指标全部可以满足C60混凝土技术要求，因此，适宜于用作C60以上混凝土骨料[17]。

该地区石料质量较好，可进一步进行勘查工作，核实储量规模。开采使用过程中，应注意将脉岩进行剥离、区分，提高石料的质量。