大石门水库混凝土骨料潜在碱活性试验研究

陈洁宇

（水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，新疆 昌吉 831100）

1 工程概况

新疆车尔臣河大石门库位于巴州且末县车尔臣河干流上，水库总库容1.27亿m3，正常蓄水位2300.0 m，最大坝高128.8 m，是一座防洪、发电和灌溉综合利用的大（1）型水库[1]。依据地质勘查资料，大石门水利枢纽工程所使用C4及C2混凝土骨料料场骨料存在潜在碱活性危害。本文依据有关规程、规范和委托要求,对工程建设过程中所使用的C4料场产混凝土粗细骨料各取样1组进行碱活性试验研究。

2 碱骨料反应及其检验方法

混凝土骨料中碱活性矿物与水泥、外加剂及环境中碱(如K2O、Na2O等)在水中发生反应，产生体积膨胀可导致混凝土开裂甚至发生结构破坏的现象，称为碱-骨料反应[2]。

2.1 碱骨料反应机理

根据与碱反应的岩石矿物种类可将碱骨料反应分为碱与硅酸反应和碱～与碳酸盐反应[3]，其反应机理为碱与骨料中活性SiO2发生反应生成硅酸钠凝胶，碱与某些泥质石灰质白云岩或泥质白云质石灰岩发生脱白云化反应，二者均可引起混凝土膨胀、开裂破坏。

2.2 碱骨料活性试验方法

对骨料碱活性的评定，至今国际上尚无一个一致认可的方法，评定方法有岩相法、化学法、砂浆长度法、混凝土棱柱体法和砂浆棒快速法等[4]，目前普遍采用岩相法、砂浆棒快速法两种方法进行骨料碱活性检验。两种试验方法判定标准及优缺点见表1。

本工程混凝土粗骨料中岩石成分复杂，产生碱-骨料反应的矿物成分种类多且复杂，对混凝土骨料碱活性的评定采用岩相法、砂浆棒快速法两种方法进行综合评定。在进行碱活性检验之前，先进行原材料各项性能检测，合格后方可用于工程碱骨料活性试验。

表1 两种试验方法判定标准及优缺点

3 原材料检测

碱-骨料反应试验采用工程施工中正在使用的C4料场混凝土粗、细骨料，各项性能检测结果见表2、表3。除细度模数、逊径未达标外，其余各项性能均满足《水工混凝土施工规范》（SL 677－2014）[5]中混凝土粗、细骨料的物理化学的品质要求。

4 骨料的碱活性试验-岩相法

对大石门水库C4料场粗骨料中取母岩6组进行岩石薄片鉴定，鉴定结果见表4。并对该细骨料进行砂料岩相鉴定[6]，鉴定结果见表5（篇幅所限，只列举部分鉴定成果）。

表2 混凝土细骨料物理、化学性能检测成果表

表3 混凝土粗骨料物理、化学性能检测成果表

表4 粗骨料母岩薄片鉴定成果表

表5 细骨料薄片鉴定成果表

通过薄片鉴定，该混凝土粗骨料的岩性主要由细粒二长花岗岩、亮晶团粒生物碎屑灰岩、流纹变晶屑玻屑凝灰岩、弱蚀变复屑凝灰岩（若绢云母化）、蚀变中细粒黑云母花岗闪长岩（绢云母、黝帘石化）、蚀变碎粒化中细粒英云闪长岩（绢云母化）、蚀变碎粒化中细粒英云闪长岩（弱绿泥石化、弱黝帘石化、绢云母化）、微晶粉晶生物碎屑团块灰岩、蚀变中细粒黑云母花岗闪长岩（绢云母化）、弱蚀变霏细岩（弱黝帘石化、弱绢云母化）、霏细岩等、弱蚀变霏细岩（弱绢云母化）组成；该混凝土细骨料的岩性主要由花岗岩、灰岩、蚀变闪长玢岩、凝灰岩、安山岩、硅质岩以及少量石膏岩等组成。该组混凝土粗、细骨料中均不同程度的含有碱活性岩石，会对工程质量造成一定程度的危害。

5 结论与建议

通过岩相法鉴定结果表明，C4料场混凝土粗骨料母岩岩性主要由细粒二长花岗岩、亮晶团粒生物碎屑灰岩、流纹变晶屑玻屑凝灰岩、弱蚀变复屑凝灰岩、蚀变中细粒黑云母花岗闪长岩、蚀变碎粒化中细粒英云闪长岩、微晶粉晶生物碎屑团块灰岩、弱蚀变霏细岩、霏细岩等组成；该料场混凝土细骨料的岩性主要由灰岩、蚀变闪长玢岩、花岗岩、安山岩、凝灰岩、硅质岩、少量石膏岩等组成。该组混凝土粗、细骨料中均不同程度的含有碱活性岩石，会对工程质量造成一定程度的危害，若想得到活性组分含量与膨胀率的定量关系，还需通过砂浆棒快速法试验做进一步研究。