榮成夏莊地區(qū)虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)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(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021)

混凝土骨料作為主要原料,在各類(lèi)建筑物中起到了骨架和支撐的作用[1],其對(duì)混凝土力學(xué)性能及持久性能等方面具備重要的影響。隨著現(xiàn)代社會(huì)高性能混凝土的發(fā)展，骨料的作用越來(lái)越被人們所重視[2]。該文經(jīng)過(guò)對(duì)榮成市北部夏莊地域虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖石料的考察及實(shí)驗(yàn)測(cè)試、分析等，對(duì)該地區(qū)花崗巖巖體用于混凝土骨料的適宜性進(jìn)行了分析評(píng)估。

1 地質(zhì)特征

1.1 巖漿巖

夏莊地域巖漿巖較為發(fā)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(zhèn)東部，偉德山巖體的東南側(cè)，東西長(zhǎng)約2.8km，南北寬2.0km，總體呈不規(guī)則巖株?duì)町a(chǎn)出，脈動(dòng)侵入通天嶺單元[4]。

巖性為細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，野外特征呈灰白—淺肉紅色，巖石結(jié)構(gòu)為細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。絕大多數(shù)礦物粒徑為1～2mm。

1.2 巖脈

巖脈不發(fā)育，發(fā)育少量的花崗斑巖脈，巖脈產(chǎn)狀、規(guī)模較小，單條脈長(zhǎng)一般幾米至幾十米，寬一般幾厘米至幾米，總體與構(gòu)造線方向一致。

1.3 構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造不發(fā)育，巖體內(nèi)部斷裂較少見(jiàn)，僅部分區(qū)域見(jiàn)小型節(jié)理、裂隙，規(guī)模普遍較小，節(jié)理面較平直，節(jié)理走向以NWW向?yàn)橹?圖1)，其他方向很少。節(jié)理類(lèi)型為緊閉型，成因?yàn)闃?gòu)造形成，充填物少見(jiàn)。

圖1 花崗巖體節(jié)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(xué)特征

2.1 結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦物成分

鏡下查看虎頭石單元巖石結(jié)構(gòu)為細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖，具鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造。礦物成分：斜長(zhǎng)石35%，鉀長(zhǎng)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(zhì)(圖2)。

長(zhǎng)石以斜長(zhǎng)石為主，鉀長(zhǎng)石次之，半自形—他形板柱狀，顆粒大小不等，多數(shù)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(zhǎng))0.30～1.35mm，個(gè)別達(dá)5.00mm，呈不連續(xù)條紋狀、帶狀定向—半定向分布，顯示片麻狀、條帶狀構(gòu)造(圖3)。

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

2.2 化學(xué)成分

虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖化學(xué)成分見(jiàn)表1[注]山東省地質(zhì)調(diào)查院，1∶25萬(wàn)威海市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2003年。。

巖石化學(xué)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(shù)顯示巖石屬鈣堿性巖系列，固結(jié)指數(shù)和分異指數(shù)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(zhì)試驗(yàn)

表1 巖石化學(xué)成分

3.1 樣品測(cè)試項(xiàng)目

采集樣品的測(cè)試種類(lèi)包含巖石飽和抗壓強(qiáng)度、容重、吸水率、堿活性試驗(yàn)和篩分析試驗(yàn)測(cè)試等。各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格按照《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(JGJ52-2006)》開(kāi)展[6]。

3.2 試驗(yàn)方法及結(jié)果

3.2.1 飽和抗壓強(qiáng)度、容重、吸水率

巖石飽和抗壓強(qiáng)度、容重、吸水率測(cè)試樣品2件，由山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院試驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)，使用檢測(cè)儀器為08-613萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，檢測(cè)按照J(rèn)GJ52-2006進(jìn)行。

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

3.2.2 堿硅活性試驗(yàn)

堿活性試驗(yàn)測(cè)試由國(guó)家建筑材料地質(zhì)工程勘查研究院測(cè)試中心進(jìn)行，采用兩種方法：巖相法和快速法[8]。

表2 抗壓強(qiáng)度、容重、吸水率檢測(cè)結(jié)果

(1)巖相法

巖相法測(cè)試結(jié)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(chóng)、穿孔結(jié)構(gòu)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(jìn)一步查明該巖石的堿硅活性，檢驗(yàn)硅質(zhì)骨料與混凝土中的堿產(chǎn)生潛在反應(yīng)的危害性，利用快速法堿活性試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，利用儀器主要有：養(yǎng)護(hù)水槽10-1、養(yǎng)護(hù)箱10-2、攪拌機(jī)10-3、測(cè)長(zhǎng)儀10-5、電子天平08～513。檢測(cè)按照J(rèn)GJ52-2006進(jìn)行(表3)。

表3 JGJ52-2006堿活性判別標(biāo)準(zhǔn)

測(cè)試結(jié)果表明：虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖膨脹率為0.074%，無(wú)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(jiān)固性、壓碎值測(cè)試

堅(jiān)固性、壓碎值的鑒定測(cè)試由國(guó)家建筑材料地質(zhì)工程勘查研究院測(cè)試中心開(kāi)展，應(yīng)用儀器為08-613萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、08-513電子天平，檢測(cè)按照J(rèn)GJ52-2006進(jìn)行。測(cè)試成果表明：虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖的壓碎值和堅(jiān)固性指標(biāo)均合格，能夠滿(mǎn)足C60混凝土技術(shù)要求(表4)[11]。

表4 堅(jiān)固性、壓碎值測(cè)試結(jié)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(cè)試由國(guó)家建筑材料地質(zhì)工程勘查研究院測(cè)試中心完成，利用儀器為標(biāo)準(zhǔn)篩、烘箱、規(guī)準(zhǔn)儀、天平、漏斗，飽和面干試模等。依據(jù)方法為JGJ52-2006[12]。篩分析試驗(yàn)結(jié)果顯示，虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)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(biāo)滿(mǎn)足C60混凝土技術(shù)要求(表5)[13]。

表5 檢測(cè)結(jié)果與指標(biāo)含量對(duì)照

3.2.5 篩分析試驗(yàn)

篩分析試驗(yàn)測(cè)試由國(guó)家建筑材料地質(zhì)工程勘查研究院測(cè)試中心開(kāi)展，利用儀器為：試驗(yàn)篩、天平、搖篩機(jī)、烘箱、淺盤(pán)等。依據(jù)方法為JGJ52-2006[12]。篩分析試驗(yàn)結(jié)果顯示，虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)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(biāo)滿(mǎn)足C60混凝土技術(shù)要求(表6)[13]。

表6 篩分析檢測(cè)結(jié)果

4 工業(yè)利用性能評(píng)價(jià)

夏莊地域虎頭石單元二長(zhǎng)花崗巖的成巖時(shí)代為白堊紀(jì)，形成年代相對(duì)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(xué)特征穩(wěn)定，為一獨(dú)立山體，開(kāi)采條件簡(jiǎn)單。

該處現(xiàn)有一采石場(chǎng)，主要開(kāi)采塊石及粉碎石子，從開(kāi)采的掌子面觀察，地表風(fēng)化層厚約1m，1m以下巖石新鮮，巖性較穩(wěn)定、單一，巖脈不發(fā)育，巖石較致密、堅(jiān)硬，巖體節(jié)理發(fā)育不太發(fā)達(dá)，采區(qū)巖石含量大。塊石簡(jiǎn)單破碎后可加工成不同粒級(jí)的碎石、砂[15]，加工技術(shù)條件簡(jiǎn)單。

5 結(jié)論與建議

夏莊地區(qū)虎頭石單元細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖為中生代侵入巖，處于殘丘山坡地帶，巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造簡(jiǎn)單，礦體較完整，礦石質(zhì)量穩(wěn)定，可開(kāi)采出從碎石到荒料等不同規(guī)格的石料[16]。從化驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可以看出，該處石料質(zhì)量較好，所測(cè)指標(biāo)全部可以滿(mǎn)足C60混凝土技術(shù)要求，因此，適宜于用作C60以上混凝土骨料[17]。

該地區(qū)石料質(zhì)量較好，可進(jìn)一步進(jìn)行勘查工作，核實(shí)儲(chǔ)量規(guī)模。開(kāi)采使用過(guò)程中，應(yīng)注意將脈巖進(jìn)行剝離、區(qū)分，提高石料的質(zhì)量。