云南保山某公路用集料碱活性试验研究

张 淼，乐智广，陶卫东，杨社平

(云南省地质矿产勘查开发局中心实验室，云南 昆明650218)

随着我国基础设施建设的快速发展，合格的集料早已成为工程建设中的安全基石和有力保障。同时，碱集料反应带来的隐患和危害也是难以预估的。因此，正确地、客观地判定集料的安全性和可靠性就显得尤为重要，而且需要进行更专业、更高效、更高标准地综合判定。本文通过对云南保山某公路用九组代表性集料重点进行岩相法和砂浆长度法碱活性试验研究，综合评价集料的安全性和可靠性。

岩相法碱活性是依据偏光显微镜下，集料中各矿物的结构构造、粒度特征、次生变化等鉴定出集料中的活性矿物及其含量，从而判定集料是否具有潜在的碱活性，如果用于铁路等建设，还需进一步确定是碱硅性还是碱碳性。砂浆长度法是依据制作的试件带模置于养护室，经养护24h±4h脱模，脱模后应立即测量试件的长度，作为基准长度，再经养护14d、3个月、6个月等不同龄期后，进行龄期测长，计算出膨胀率的值，根据膨胀率的具体数值等最终依据评定标准判定集料是否具有潜在的碱活性。

岩相法的优点在于能确知被检验的集料属于什么岩石，其中含有什么矿物，哪些矿物是活性的，是判定集料有无活性的最基本方法。但仅凭岩相法确认的岩石和矿物是否具有碱活性和碱活性的大小程度还很难确定，因此，仅靠岩相检验是不够的。砂浆长度法是将集料破碎成一定粒径，按一定比例与水泥制成砂浆长条，定期测长，当膨胀率半年不超过0.1%或3个月不超过0.05%，即可评为非活性集料。它的优点是直观、指标比较明确，比较接近混凝土实际，缺点是需时较长[2]。

1 试验部分

1.1 岩相法碱活性试验

本次试验中集料分粗集料和细集料，均按标准《JTG E42-2005 公路工程集料试验规程》的要求进行混匀→缩分→取样→清洗→烘干→筛分→称取→制片等，结合肉眼观察与显微镜综合鉴定，了解集料的矿物组成，结构构造，风化程度、粒度特征等物理及化学性质，从而判定集料是否具有潜在的碱活性。岩相法判定结果见表1。显微照片结果见图1至12。

表1 集料岩相法判定结果

续表

图3 (200μm):4号样品中的微晶白云石(Dol),表面被泥质不均匀浸染。透射正交偏光。Fig 3. The Surface of Microcrystalline Dolomite(Dol)Is Unevenly Stained with Mud, Sample 4(+)图4 (200μm):4号样品中方解石(Cal)不均匀交代白云石(Dol),部分白云石呈自形-半自形菱面体状。透射正交偏光。Fig 4. Dolomite Is Unevenly Altered by Calcite(Cal), Sample 4(+)图5 (200μm):5号样品中具细粒化重结晶的石英(Qtz),波状消光显著。 透射正交偏光。Fig 5.Finely Recrystallized Quartz(Qtz)with Significant Wavelike Extinction, Sample 5(+)图6 (100μm):5号样品中隐晶质硅质不均匀分布,少数已重结晶为它形粒状石英。 透射正交偏光。Fig 6. Unevenly Distributed Cryptocrystalline Siliceous, with A Few Having Recrystallized into Granular Quartz, Sample 5(+)图7 (200μm):6号样品中具显著波状消光的石英(Qtz),多呈隐微粒状。 透射正交偏光。Fig 7. Quartz(Qtz)with Significant Wave Extinction, Mostly Faint Particles, Sample 6(+)图8 (200μm):6号样品中次圆-圆状杏仁体被隐晶质硅质、绿泥石(Chl)充填,中心由硅质充填,边部由显微鳞片状绿泥石充填。透射正交偏光。Fig 8. Subcircular-Circular Amygdala, with the Cryptocrystalline Siliceous and the Chlorite(Chl), Sample 6(+)

图9 (200μm):7号样品中隐微粒状长英质具弱糜棱岩化结构。 透射正交偏光。Fig 9. Cryptogranular Felsic with Weak Mylonitized Texture, Sample 7(+)图10 (200μm):7号样品中褐色隐晶质玻璃质不均匀分布于斜长石搭成的格架间,具间隐结构。 透射正交偏光。Fig 10. Cryptocrystalline Vitreous Is Unevenly Distributed between the Lattice Made of Plagioclase, Sample 7(+)图11 (500μm):8号样品中褐色隐晶质玻璃质不均匀分布于板条状斜长石(Pl)搭成的格架中。少数微晶斜长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(+)图12 (500μm):8号样品深褐色隐晶质玻璃质不均匀分布于板条状斜长石(Pl)搭成格架中,部分微晶斜长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 砂浆长度法试验

本试验对岩相法碱活性试验中判定存在潜在碱活性的5号至9号样品采用砂浆长度法进一步验证，依据《公路工程集料试验规程JTGE42-2005》，进行为期三个月养护并测定三个月龄期膨胀率，根据膨胀率进一步确定集料是否为活性集料。具体检测结果见表2。

表2 样品膨胀率检测结果

1.3 其他项目试验

按照《公路工程集料试验规程 JTG E42-2005》和《民用机场水泥混凝土面层施工技术规范 MH 5006-2015》的要求，对细集料5号和6号，粗集料7号、8号、9号，进行氯离子含量、坚固性、云母含量、轻物质含量、硫化物及硫酸盐含量、碎石红白皮含量等检测，进一步确定集料的性能是否符合标准要求，检测结果见表3，表4。

2 试验结果

(1)根据岩相法碱活性试验研究，结合肉眼与显微镜下综合鉴定，得出1号和2号中均不含活性矿物，判定为非活性集料，未进行下一步验证；

(2)岩相法试验结果显示，3号和4号样品中矿物成分以白云石为主，且白云石粒径较细小，含量较高，自形程度也较高，未进行岩石柱法验证试验；

(3)根据岩相法碱活性试验研究，5号至9号样品中均检出活性矿物及相对含量，进一步采用养护周期为三个月砂浆长度法进行验证，结合氯离子含量、坚固性等检测结果，各项指标均合格，最终，结合岩相法及砂浆长度法综合判定集料为合格集料。

3 结论

(1)本次试验所用集料均为公路用集料，岩相法碱活性试验的优势在于一方面全面地了解了该集料中的矿物成分；另一方面初步判定了该集料是否存在潜在的碱活性；这为集料是否需要为期较长的其他碱活性试验方法进行辅助验证提供了依据和指导；

(2)从经济成本、工程成本方面考虑，3号、4号样品中，通过岩相法碱活性试验结果显示集料的主要成分为白云石，且粒径细小，含量较高，在此情况下，建议没有必要再进行岩石柱法等碱活性试验研究，可直接判定为不合格集料；

(3)工程用混凝土不容马虎，尤其是重大项目建设，本次试验中，5号至9号通过岩相法碱活性试验判定结果为存在潜在的碱活性，而砂浆长度法的测定结合氯离子含量、坚固性等结果为合格。实践证明，对存在碱活性矿物的集料不能仅仅依靠简便快捷的岩相法就盖棺定论，当集料可疑时，应采取多种碱活性试验方法相互验证，综合判定，才能做到对集料客观公正地评价。

(4)岩相法在碱活性试验方法中仍应发挥主导作用，它应作为砂浆长度法、快速砂浆棒法、岩石柱法等的先决条件，只有快速、全面、详细地了解了集料中的矿物成分、粒度特征及相对含量，才能为后续的工作提供不可或缺的技术及数据支撑，避免出现试验盲从现象。