(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，杭州，310014)

1 概述

楊房溝水電站主體及臨時工程混凝土總量(含噴混凝土)約316.70萬m3，需要成品骨料約695萬t，計其加工、運輸?shù)葥p耗，設計需要用料約904萬t，折合原巖自然方約332萬m3，規(guī)劃開采石料量約432萬m3。混凝土骨料料源選擇不僅對工程質(zhì)量有直接影響，而且會直接影響工程投資，尤其是本工程樞紐建筑物采用混凝土雙曲拱壩，壩體對混凝土質(zhì)量要求較高，因此，設計單位在工程設計論證階段，十分重視混凝土骨料堿活性論證工作。

楊房溝水電站可研階段，設計單位曾先后在擬選花崗閃長巖石料場SK1孔深66.4m～70.9m、SK3孔深8m～13.5m、SK5孔深45m～49m各取樣1組(樣品編號分別為JK1、JK2和JK3)，SK2孔深34m～39m、SK4孔深18m～22m、SK6孔深76m～82m各取樣1組(樣品編號分別為SK2-1、SK4-1和SK6-1)，在探硐中取樣3組(樣品編號分別為R1、R2和R3)，委托南京工業(yè)大學國家建材行業(yè)集料堿活性研究測試中心分別采用巖相法、砂漿棒快速法、砂石堿活性快速法及混凝土棱柱體法等方法進行骨料堿活性試驗，綜合相應試驗成果表明，擬選石料場花崗閃長巖無堿活性。此后，相應骨料料源選擇方案也順利通過有關專題咨詢評審。

楊房溝水電站施工階段，現(xiàn)場有關試驗檢測機構從砂石骨料加工系統(tǒng)成品骨料堆取樣開展了花崗閃長巖骨料堿活性試驗，采用砂漿棒快速法試驗后發(fā)現(xiàn)少數(shù)樣品的砂漿棒14d膨脹率介于0.1%～0.2%之間，存在一定程度疑似堿活性風險。根據(jù)《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程》(DL/T 5151-2014)中骨料堿活性檢驗(砂漿棒快速法)評定標準：“若試件14d的膨脹率小于0.1%，則骨料為非活性骨料。若試件14d的膨脹率大于0.2%，則骨料為具有潛在危害性反應的活性骨料。若試件14d的膨脹率在0.1%～0.2%，對這種骨料應結合現(xiàn)場使用歷史、巖相分析、試件觀測時間延至28d后的測試結果，或混凝土棱柱體法試驗結果等進行綜合評價”。

為了確保工程安全與長期運行，進一步確認楊房溝花崗閃長巖骨料堿活性特性，設計單位在施工階段結合現(xiàn)場骨料生產(chǎn)加工情況，采用砂漿棒快速法和混凝土棱柱體法再次開展花崗閃長巖骨料堿活性有關復核論證試驗。

本文系統(tǒng)梳理了楊房溝水電站自可研階段以來所開展的骨料堿活性試驗結果，綜合分析論證楊房溝水電站花崗閃長巖骨料堿活性情況，為工程建設順利推進提供技術支撐，同時可為類似在建工程提供借鑒。

2 試驗結果及分析

2.1 可研階段骨料堿活性試驗

楊房溝水電站可研階段開展的石料場花崗閃長巖骨料堿活性試驗結果見表1～表4[1-3]。

表1 石料場花崗閃長巖巖相分析

表2石料場花崗閃長巖砂漿棒快速法試驗結果

樣品編號膨脹值(%)3d7d14d28dJK10.0190.0400.1010.182JK20.0170.0460.1030.186JK30.0140.0380.0820.167SK2-10.0090.0230.0640.189SK4-10.0110.0200.0540.165SK6-10.0150.0270.0530.145R10.0150.0160.0330.059R20.0130.0200.0300.063R30.0210.0240.0430.073

表3 石料場花崗閃長巖CECS48-1993砂石快速法試驗結果

表4石料場花崗閃長巖混凝土棱柱體法試驗結果

序號樣品各齡期膨脹率(%)14d28d56d91d126d182d273d364d1SK2-10.0010.0010.0030.0090.0160.0200.0240.0272SK4-10.0000.0000.0020.0110.0120.0240.0250.0253SK6-10.0010.0010.0080.0110.0170.0240.0280.0314R1-0.0020.0000.0010.0030.0030.0050.0080.0095R20.0000.0010.0020.0020.0040.0060.0090.0116R30.0000.0000.0010.0020.0020.0040.0050.008

由表1～表4所示試驗結果，可以得出：

(1)巖相分析結果表明，石料場樣品JK1、JK2、JK3、SK2-1、SK4-1、SK6-1、R1、R2和R3均含有微晶石英或隱晶質(zhì)石英，這些礦物有時會引起堿硅酸反應，需開展堿硅酸反應活性檢驗。因不含白云石，不需要進行堿碳酸鹽反應活性檢驗。

(2)砂漿棒快速法試驗結果表明，石料場樣品JK3、SK2-1、SK4-1、SK6-1、R1、R2和R3配制的砂漿試件14d的膨脹率分別為0.082%、0.064%、0.054%、0.053%、0.033%、0.030%和0.043%，均小于0.1%，至28d時，砂漿試件膨脹率分別為0.167%、0.189%、0.165%、0.145%、0.059%、0.063%和0.073%，均小于0.20%，因此，樣品JK3、SK2-1、SK4-1、SK6-1、R1、R2和R3均判定為不具有堿硅酸反應活性；JK1、JK2配制的砂漿試件14d的膨脹率分別為0.101%及0.103%，介于0.1%～0.2%之間，但28d砂漿試件膨脹率分別為0.182%及0.186%，均小于0.20%。綜合后續(xù)其他樣品的混凝土棱柱體法試驗結果，樣品JK1、JK2也可判定為不具有堿硅酸反應活性。

(3)按《砂、石堿活性快速試驗方法》(CECS 48-1993)進行的試驗成果表明，石料場樣品JK1、JK2、JK3、SK2-1、SK4-1、SK6-1、R1、R2和R3配制的砂漿試件在三個水泥與集料比下的最大膨脹值為0.040%、0.049%、0.045%、0.035%、0.036%、0.035%、0.050%、0.044%和0.048%，均小于0.10%的限定值，因此，CECS48砂石堿活性快速試驗方法判定JK1、JK2、JK3、SK2-1、SK4-1、SK6-1、R1、R2和R3均不具有堿硅酸反應活性。

(4)混凝土棱柱體法試驗結果表明，至364d時石料場樣品SK2-1、SK4-1、SK6-1、R1、R2和R3配制的混凝土棱柱體的膨脹率分別為0.027%、0.025%、0.031%、0.009%、0.011%和0.008%，均小于0.040%，因此均不具有堿硅酸反應活性。

結合上述幾種試驗成果論證，綜合判定相應的花崗閃長巖不具有堿硅酸鹽反應活性；因不含白云石，故不具有堿碳酸鹽反應活性。

2.2 技施階段骨料堿活性試驗

楊房溝水電站技施階段，設計單位結合混凝土配合比設計研究專題對試驗用花崗閃長巖骨料采用砂漿棒快速法開展了堿活性復核試驗，試驗水泥采用現(xiàn)場前期工程用中熱水泥，其堿含量(Na2Oeq當量含量)為0.51%，試驗時用化學純NaOH將水泥堿含量調(diào)整為0.90%，試驗結果見圖1。

圖1 花崗閃長巖砂漿棒快速法試驗結果(技施階段)

砂漿棒快速法試驗結果顯示，14d膨脹率小于0.1%，根據(jù)《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程》(DL/T 5151-2014)的規(guī)定，可判斷骨料為非活性骨料。為進一步研究骨料在堿性環(huán)境下的膨脹性，將試驗延長至28d，結果顯示，砂漿棒試件28d膨脹率為0.155%，也小于0.2%。

2.3 施工階段骨料堿活性試驗

楊房溝水電站施工階段，針對現(xiàn)場試驗檢測機構得到的部分骨料砂漿棒快速法試件14d膨脹率大于0.1%(但不大于0.2%)而存在疑似堿活性的風險，設計單位重新采用基準水泥對開挖料花崗閃長巖和石料場花崗閃長巖堿活性進行了復核論證試驗。試驗按照《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程》(DL/T 5151-2014)規(guī)定的砂漿棒快速法進行，水泥為基準水泥(42.5強度等級，P.I型硅酸鹽水泥，其堿含量為0.53%，試驗時用化學純NaOH將水泥堿含量調(diào)整為0.90%)，與此同時，試驗過程中還同步開展了摻20%粉煤灰的砂漿棒快速法試驗，相應試驗結果見圖2。

圖2 花崗閃長巖砂漿棒快速法試驗結果(施工階段)

砂漿棒快速法試驗結果顯示，開挖料花崗閃長巖砂漿棒14d膨脹率小于0.1%，根據(jù)《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程》(DL/T 5151-2014)的規(guī)定，可判斷骨料為非活性骨料；石料場花崗閃長巖砂漿棒14d膨脹率為0.103%，介于0.1%～0.2%之間，但其28d膨脹率為0.195%，仍然小于0.2%，結合可研階段石料場花崗閃長巖混凝土棱柱體法試驗結果，可判斷石料場花崗閃長巖無堿活性。同步開展的開挖料人工砂和料場人工砂摻20%粉煤灰的砂漿棒快速法試驗結果顯示，其28d齡期砂漿棒膨脹率分別為0.046%和0.064%，均小于0.1%。根據(jù)《水工混凝土砂石骨料試驗規(guī)程》(DL 5151-2014)5.6堿骨料反應抑制措施有效性試驗(砂漿棒快速法)給定的評定標準，即使本工程所用骨料為活性骨料，通過摻入20%粉煤灰也可以有效抑制堿骨料反應危害。

《水工混凝土抑制堿骨料反應技術規(guī)范》(DL/T 5298-2013)中3.3.4規(guī)定：“當采用砂漿棒快速法、砂漿長度法或巖石柱法進行堿活性檢驗時，若評定結果為骨料具有堿活性，則應進行混凝土棱柱體法檢驗，并以混凝土棱柱體法評定結果為準”?！端せ炷辽笆橇显囼炓?guī)程》(DL 5151-2014)規(guī)定：“混凝土棱柱體試件1年膨脹率小于0.04%時判定為非活性骨料”。在開展上述砂漿棒快速法試驗的同時，設計單位也采用基準水泥對開挖料和石料場花崗閃長巖骨料同步進行了混凝土棱柱體法試驗，試驗結果見表5。混凝土棱柱體法試驗結果表明，兩種花崗閃長巖骨料1Y齡期膨脹率分別為0.014%和0.018%，均小于0.04%，據(jù)此可判斷開挖料和石料場花崗閃長巖骨料均為非活性骨料。

表5 混凝土棱柱體法試驗結果(施工階段)

2.4 試驗結果分析

長江科學院楊華全等人針對三峽工程花崗巖堿活性的研究結果表明，三峽基坑花崗巖的礦物組成主要是斜長石、石英、黑云母和少量角閃石，巖石呈花崗狀結構和塊狀構造。下岸溪花崗巖的礦物組成主要是斜長石、鉀長石、石英和少量綠泥石，巖石呈花崗巖狀結構、斑狀結構和塊狀構造，波狀消光角小，沒有微晶石英。用巖相法、化學法、砂漿長度法、小棒快速法、砂漿棒快速法、混凝土棱柱體法等各種方法檢驗，基坑閃云斜長花崗巖、下岸溪斑狀花崗巖屬非活性巖石[4-5]。其他類似工程花崗巖骨料也尚未發(fā)現(xiàn)有堿活性。

長江科學院吳超寰[6]針對三峽工程基坑花崗巖制砂對混凝土性能影響的研究結果表明，在50℃溫度下，強堿溶液對黑云母和角閃石不會產(chǎn)生侵蝕；且凍融循環(huán)(>100次)試驗、砂漿長度法(齡期大于20年)試驗后的試件，在掃描電鏡下觀察，都沒有發(fā)現(xiàn)黑云母和角閃石出現(xiàn)異常變化，可以認為黑云母和角閃石在混凝土內(nèi)部不會發(fā)生有害化學變化。

綜上本工程各階段試驗研究論證，楊房溝水電站開挖料花崗閃長巖和石料場花崗閃長巖屬于非活性骨料。

3 結論

結合本工程各階段試驗研究論證，楊房溝水電站開挖料花崗閃長巖和石料場花崗閃長巖無堿硅酸活性，無堿碳酸活性，屬于非活性骨料。