混凝土骨料碱活性对乌拉哈达水库影响分析

李启磊

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

混凝土骨料碱活性对乌拉哈达水库影响分析

李启磊

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

乌拉哈达水库工程前期选用的混凝土粗、细骨料均具有碱活性，不宜直接用作重要建筑物的混凝土骨料。新颁布《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL654-2014）根据建筑物等级对重要建筑物中碱活性混凝土骨料使用做出了明确规定，根据上述规范要求及工程审查专家意见，同时综合考虑各方面因素，决定弃用前期选定的混凝土骨料场，另选混存在碱活性问题的混凝土骨料来源。料场的变更导致了一系列问题，对工程建设产生了较大影响。我国不少地区基岩普遍含有碱活性成分，本工程中混凝土骨料的选择可为其它工程提供参考。

乌拉哈达水库 碱活性反应 混凝土骨料

1　工程概况

清水河贯穿张家口市城区南北，是永定河水系洋河干流的一条主要支流，全长122km，在张家口市上游分东沟、正沟和西沟三条支流，其中东沟和西沟规模较大。拟建的乌拉哈达水库工程地处张家口市崇礼县境内，包括两座水库，分别位于清水河上游东沟、西沟之上，是两座以防洪为主，并兼具城市供水、灌溉等综合利用的中型水库。

2011年1月和8月对乌拉哈达水库工程进行了项目建议书阶段的勘察工作，2015年1月乌拉哈达水库工程通过项目建议书阶段审查。审查意见中提出混凝土粗、细骨料为具有潜在危害性的碱活性骨料，应进一步复核，并提出处理措施。混凝土骨料碱活性问题将会对工程产生较大影响，本文将对此进行分析。

2　前期混凝土骨料选择及其存在的问题

乌拉哈达水库西库周边基岩岩性为侏罗系上统啕北营组（J3t）角砾凝灰岩、流纹质凝灰岩、凝灰质砂岩、流纹岩、粗面岩等喷出岩类；东库周边基岩岩性主要为太古界崇礼组（Arch） 角闪斜长片麻岩。上述岩石因含有碱活性成分，不适合用作混凝土骨料。

前期拟选用东、西沟交汇处附近河道的砂砾料作为混凝土粗、细骨料，共计4处，分别为啕南营砂砾料场、朝天洼砂砾料场、孤石砂砾料场及乌拉哈达砂砾料场。

上述料场砂料、砾料大部分指标满足混凝土骨料质量要求，存在主要问题是存在碱活性潜在危害。通过砂浆棒快速法测定，砂砾料砂浆试件在规定条件下28天膨胀率皆超过了0.2%，判定砂砾料为具有潜在危害性的碱活性骨料。

由于工程区附近没有更优混凝土骨料来源，故仍选用上述碱活性骨料，但使用时必须采取适宜的碱活性抑制措施。

3　混凝土骨料料场变更

乌拉哈达水库工程为Ⅱ等工程，主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级。根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL654-2014），乌拉哈达水库工程中大坝等主要建筑物的合理使用年限为100年，该规范对合理使用年限为100年的永久性水工建筑物的混凝土骨料提出了明确要求:未经论证，混凝土不应采用碱活性骨料。

根据工程审查专家意见，综合考虑碱活性骨料论证的复杂性和准确性，为确保工程安全，在工程方案部分调整的情况下，决定弃用前期选定的砂砾料场，重新挑选不具有碱活性的混凝土粗、细骨料来源。

由于工程区附近山体岩石均含有碱活性成分，且清水河河道内砂料、卵砾石料经试验均具有碱活性，故需在其他地区选取粗、细骨料料场。天然建筑材料料场距离工程区一般宜在20km以内，新选料场运距将远大于上述要求。

经调查，拟选用张家口市宣化县东望山乡西望山村、殷家庄村附近砂料，料场由北侧几条沟谷河流冲洪积而成。该处砂料储量丰富，可满足工程需要；现有多个砂场正在开采，方便工程采购使用。取样进行碱活性试验及其他项目试验，碱活性试验采用砂浆棒快速法，试验结果表明，该处砂料不具有碱活性；砂料其他指标除含泥量稍高外均满足要求，经处理可用作工程混凝土细骨料。料场至工程区运距约60km，经由公路可到达工程区，交通运输条件较为便利。

通过排查1:20万地质图来寻找适宜用作混凝土粗骨料的岩性，拟选用粗骨料场位于张家口市怀来县存瑞乡二堡子村北，在山上开采石料进行加工，破碎成碎石料，该处石料储量丰富。该处石料岩性为寒武系中统（∈2）灰岩，该岩石不含碱活性成份，适宜用作混凝土粗骨料。料场至工程区运距约110km，经由公路、高速可到达工程区，交通运输条件较为便利。

4　料场变更产生的影响

变更后的料场至工程区运距较远，砂料场运距约为60km，碎石料场运距约110km。相对前期勘察料场（运距小于10km）运距大幅增加，运输成本也随之大量增加，从而推高工程投资总额，增加了工程开展的难度。

另外，运距的加大将会产生一些不确定因素，进而影响到混凝土骨料供应的保障，最终对工程的施工组织产生影响。同时，由于混凝土骨料供应可能存在问题，将需要采取诸如增加储料仓库容量等措施以保障材料供应，从而进一步增加工程投资。

混凝土骨料价格较高影响了乌拉哈达水库工程东库大坝坝型选择。东库推荐坝址前期建议坝型为碾压混凝土重力坝，为减少混凝土骨料用量，控制工程投资，使工程能顺利开展，拟将坝型改为当地材料坝。坝型更改后将增加工程占地，并需要重新选取天然建材料场。

5　结语

乌拉哈达水库工程区附近山体岩石、河道卵砾石均为具有潜在碱活性的天然建筑材料，不宜直接用作重要建筑物的混凝土骨料。工程前期勘察时《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL654-2014）尚未颁布，在没有更优替代品的情况下，具有潜在碱活性的骨料一般可在采取适当抑制措施后使用。上述规范根据建筑物等级对重要建筑物中碱活性混凝土骨料使用做出了明确规定。

综合考虑各方面因素，乌拉哈达水库工程中大坝等主要建筑物不能采用具有潜在碱活性的混凝土骨料，重新选定的料场距离工程区运距较大。运距远导致上述混凝土骨料价格较高，并为材料供应增添了不确定因素，加大了工程投资，并导致了东坝坝型的更改。

乌拉哈达水库工程中碱活性混凝土骨料问题对工程产生了一系列影响，我国不少地区基岩普遍含有碱活性成分，本工程中混凝土骨料碱活性问题的解决方法可为上述地区的水利工程项目提供借鉴。

［1］SL251-2000，水利水电工程天然建筑材料勘察规程［S］.

［2］李金玉.中国大坝混凝土中的碱骨料反应［J］.水力发电，2005，31（1）：34-37.

［3］河北省水利水电勘测设计研究院.河北省张家口市乌拉哈达水库工程项目建议书工程地质勘察报告［R］.2013.