云南保山某公路用集料堿活性試驗研究

張 淼，樂智廣，陶衛(wèi)東，楊社平

(云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局中心實驗室，云南 昆明650218)

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，合格的集料早已成為工程建設(shè)中的安全基石和有力保障。同時，堿集料反應帶來的隱患和危害也是難以預估的。因此，正確地、客觀地判定集料的安全性和可靠性就顯得尤為重要，而且需要進行更專業(yè)、更高效、更高標準地綜合判定。本文通過對云南保山某公路用九組代表性集料重點進行巖相法和砂漿長度法堿活性試驗研究，綜合評價集料的安全性和可靠性。

巖相法堿活性是依據(jù)偏光顯微鏡下，集料中各礦物的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、粒度特征、次生變化等鑒定出集料中的活性礦物及其含量，從而判定集料是否具有潛在的堿活性，如果用于鐵路等建設(shè)，還需進一步確定是堿硅性還是堿碳性。砂漿長度法是依據(jù)制作的試件帶模置于養(yǎng)護室，經(jīng)養(yǎng)護24h±4h脫模，脫模后應立即測量試件的長度，作為基準長度，再經(jīng)養(yǎng)護14d、3個月、6個月等不同齡期后，進行齡期測長，計算出膨脹率的值，根據(jù)膨脹率的具體數(shù)值等最終依據(jù)評定標準判定集料是否具有潛在的堿活性。

巖相法的優(yōu)點在于能確知被檢驗的集料屬于什么巖石，其中含有什么礦物，哪些礦物是活性的，是判定集料有無活性的最基本方法。但僅憑巖相法確認的巖石和礦物是否具有堿活性和堿活性的大小程度還很難確定，因此，僅靠巖相檢驗是不夠的。砂漿長度法是將集料破碎成一定粒徑，按一定比例與水泥制成砂漿長條，定期測長，當膨脹率半年不超過0.1%或3個月不超過0.05%，即可評為非活性集料。它的優(yōu)點是直觀、指標比較明確，比較接近混凝土實際，缺點是需時較長[2]。

1 試驗部分

1.1 巖相法堿活性試驗

本次試驗中集料分粗集料和細集料，均按標準《JTG E42-2005 公路工程集料試驗規(guī)程》的要求進行混勻→縮分→取樣→清洗→烘干→篩分→稱取→制片等，結(jié)合肉眼觀察與顯微鏡綜合鑒定，了解集料的礦物組成，結(jié)構(gòu)構(gòu)造，風化程度、粒度特征等物理及化學性質(zhì)，從而判定集料是否具有潛在的堿活性。巖相法判定結(jié)果見表1。顯微照片結(jié)果見圖1至12。

表1 集料巖相法判定結(jié)果

續(xù)表

圖3 (200μm):4號樣品中的微晶白云石(Dol),表面被泥質(zhì)不均勻浸染。透射正交偏光。Fig 3. The Surface of Microcrystalline Dolomite(Dol)Is Unevenly Stained with Mud, Sample 4(+)圖4 (200μm):4號樣品中方解石(Cal)不均勻交代白云石(Dol),部分白云石呈自形-半自形菱面體狀。透射正交偏光。Fig 4. Dolomite Is Unevenly Altered by Calcite(Cal), Sample 4(+)圖5 (200μm):5號樣品中具細粒化重結(jié)晶的石英(Qtz),波狀消光顯著。 透射正交偏光。Fig 5.Finely Recrystallized Quartz(Qtz)with Significant Wavelike Extinction, Sample 5(+)圖6 (100μm):5號樣品中隱晶質(zhì)硅質(zhì)不均勻分布,少數(shù)已重結(jié)晶為它形粒狀石英。 透射正交偏光。Fig 6. Unevenly Distributed Cryptocrystalline Siliceous, with A Few Having Recrystallized into Granular Quartz, Sample 5(+)圖7 (200μm):6號樣品中具顯著波狀消光的石英(Qtz),多呈隱微粒狀。 透射正交偏光。Fig 7. Quartz(Qtz)with Significant Wave Extinction, Mostly Faint Particles, Sample 6(+)圖8 (200μm):6號樣品中次圓-圓狀杏仁體被隱晶質(zhì)硅質(zhì)、綠泥石(Chl)充填,中心由硅質(zhì)充填,邊部由顯微鱗片狀綠泥石充填。透射正交偏光。Fig 8. Subcircular-Circular Amygdala, with the Cryptocrystalline Siliceous and the Chlorite(Chl), Sample 6(+)

圖9 (200μm):7號樣品中隱微粒狀長英質(zhì)具弱糜棱巖化結(jié)構(gòu)。 透射正交偏光。Fig 9. Cryptogranular Felsic with Weak Mylonitized Texture, Sample 7(+)圖10 (200μm):7號樣品中褐色隱晶質(zhì)玻璃質(zhì)不均勻分布于斜長石搭成的格架間,具間隱結(jié)構(gòu)。 透射正交偏光。Fig 10. Cryptocrystalline Vitreous Is Unevenly Distributed between the Lattice Made of Plagioclase, Sample 7(+)圖11 (500μm):8號樣品中褐色隱晶質(zhì)玻璃質(zhì)不均勻分布于板條狀斜長石(Pl)搭成的格架中。少數(shù)微晶斜長石呈半平行定向排列。透射正交偏光。Fig 11. The Brown Cryptocrystalline Vitreous Is Unevenly Distributed in A Lattice Made of Plagioclase(Pl)Sample 8(+)圖12 (500μm):8號樣品深褐色隱晶質(zhì)玻璃質(zhì)不均勻分布于板條狀斜長石(Pl)搭成格架中,部分微晶斜長石呈半平行定向排列。透射正交偏光。Fig 12. The Brown Cryptocrystalline Vitreous Is Unevenly Distributed in A Lattice Made of Plagioclase(Pl), Sample 8(+)

1.2 砂漿長度法試驗

本試驗對巖相法堿活性試驗中判定存在潛在堿活性的5號至9號樣品采用砂漿長度法進一步驗證，依據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程JTGE42-2005》，進行為期三個月養(yǎng)護并測定三個月齡期膨脹率，根據(jù)膨脹率進一步確定集料是否為活性集料。具體檢測結(jié)果見表2。

表2 樣品膨脹率檢測結(jié)果

1.3 其他項目試驗

按照《公路工程集料試驗規(guī)程 JTG E42-2005》和《民用機場水泥混凝土面層施工技術(shù)規(guī)范 MH 5006-2015》的要求，對細集料5號和6號，粗集料7號、8號、9號，進行氯離子含量、堅固性、云母含量、輕物質(zhì)含量、硫化物及硫酸鹽含量、碎石紅白皮含量等檢測，進一步確定集料的性能是否符合標準要求，檢測結(jié)果見表3，表4。

2 試驗結(jié)果

(1)根據(jù)巖相法堿活性試驗研究，結(jié)合肉眼與顯微鏡下綜合鑒定，得出1號和2號中均不含活性礦物，判定為非活性集料，未進行下一步驗證；

(2)巖相法試驗結(jié)果顯示，3號和4號樣品中礦物成分以白云石為主，且白云石粒徑較細小，含量較高，自形程度也較高，未進行巖石柱法驗證試驗；

(3)根據(jù)巖相法堿活性試驗研究，5號至9號樣品中均檢出活性礦物及相對含量，進一步采用養(yǎng)護周期為三個月砂漿長度法進行驗證，結(jié)合氯離子含量、堅固性等檢測結(jié)果，各項指標均合格，最終，結(jié)合巖相法及砂漿長度法綜合判定集料為合格集料。

3 結(jié)論

(1)本次試驗所用集料均為公路用集料，巖相法堿活性試驗的優(yōu)勢在于一方面全面地了解了該集料中的礦物成分；另一方面初步判定了該集料是否存在潛在的堿活性；這為集料是否需要為期較長的其他堿活性試驗方法進行輔助驗證提供了依據(jù)和指導；

(2)從經(jīng)濟成本、工程成本方面考慮，3號、4號樣品中，通過巖相法堿活性試驗結(jié)果顯示集料的主要成分為白云石，且粒徑細小，含量較高，在此情況下，建議沒有必要再進行巖石柱法等堿活性試驗研究，可直接判定為不合格集料；

(3)工程用混凝土不容馬虎，尤其是重大項目建設(shè)，本次試驗中，5號至9號通過巖相法堿活性試驗判定結(jié)果為存在潛在的堿活性，而砂漿長度法的測定結(jié)合氯離子含量、堅固性等結(jié)果為合格。實踐證明，對存在堿活性礦物的集料不能僅僅依靠簡便快捷的巖相法就蓋棺定論，當集料可疑時，應采取多種堿活性試驗方法相互驗證，綜合判定，才能做到對集料客觀公正地評價。

(4)巖相法在堿活性試驗方法中仍應發(fā)揮主導作用，它應作為砂漿長度法、快速砂漿棒法、巖石柱法等的先決條件，只有快速、全面、詳細地了解了集料中的礦物成分、粒度特征及相對含量，才能為后續(xù)的工作提供不可或缺的技術(shù)及數(shù)據(jù)支撐，避免出現(xiàn)試驗盲從現(xiàn)象。