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。
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。
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。
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
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
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]。
表1 巖石化學(xué)成分
采集樣品的測(cè)試種類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]。
3.2.1 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)滿足C60混凝土技術(shù)要求(表6)[13]。
表6 篩分析檢測(cè)結(jié)果
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。
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。