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1母巖的力學(xué)性能

一般來(lái)說(shuō)，母巖的力學(xué)性能決定了骨料的力學(xué)性能。骨料的強(qiáng)度可用母巖的抗壓強(qiáng)度和骨料的壓碎指標(biāo)表示。對(duì)制備骨料的母巖在《建筑用砂、石》（GB/T14685—93）中規(guī)定，采用直徑與高均為50mm的圓柱體或長(zhǎng)、寬、高均為50mm的立方體巖石樣品進(jìn)行試驗(yàn)，在水飽和狀態(tài)下，其抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于45MPa，其極限抗壓強(qiáng)度與所澆注混凝土強(qiáng)度之比不應(yīng)小于1.5倍。在《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685—2001）中規(guī)定在水飽和狀態(tài)下，變質(zhì)巖應(yīng)不少于60MPa。由此，國(guó)家相應(yīng)規(guī)范中似乎有提高巖石抗壓強(qiáng)度的要求。《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ53-92）要求骨料所起的骨架作用計(jì)算骨料的強(qiáng)度，一般要求相應(yīng)的骨料母巖強(qiáng)度應(yīng)大于混凝土強(qiáng)度的1.5倍以上，同時(shí)要求變質(zhì)巖巖石抗壓強(qiáng)度大于60MPa；但在《普通混凝土用砂石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》（JGJ53-2006）中認(rèn)為巖石的立方體抗壓強(qiáng)度應(yīng)比所配制的混凝土強(qiáng)度高20%以上；而《水利水電工程天然建筑材料勘測(cè)規(guī)程》（SL251-2000）要求巖石抗壓強(qiáng)度大于40MPa。有關(guān)巖石強(qiáng)度的要求，均沒(méi)有找到相應(yīng)的解釋說(shuō)明。國(guó)外對(duì)混凝土骨料的品質(zhì)要求經(jīng)過(guò)查閱美國(guó)的StandardSpecificationforConcreteAggreagates(C33-01)和歐洲的Aggregatesforconcrete(BSEN12620：2002)規(guī)范，對(duì)巖石強(qiáng)度也沒(méi)有提出明確具體的要求。

2壓碎指標(biāo)

《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685—20012001）中將骨料分為三類，II類宜用于強(qiáng)度等級(jí)C30-60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土，III類宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土；不同類的骨料，其壓碎指標(biāo)不一樣，II類壓碎指標(biāo)要求小于20%，而III類壓碎指標(biāo)要求小于30%。例如，從錦屏工程混凝土標(biāo)號(hào)C18035來(lái)看，宜使用II類骨料，從目前查到的規(guī)范來(lái)看，要求不大于20%，而試驗(yàn)結(jié)果三灘31#為27.3%和三灘5#為24.7%，骨料壓碎指標(biāo)均超出規(guī)范要求，但滿足作為III類合格品骨料壓碎指標(biāo)<30%的要求。美國(guó)和歐洲規(guī)范中對(duì)壓碎指標(biāo)沒(méi)有規(guī)定。在我國(guó)的公路混凝土中對(duì)骨料還有一項(xiàng)指標(biāo)“跌落損失”，也是一項(xiàng)比較重要的指標(biāo)。

3骨料的堅(jiān)固性

骨料的堅(jiān)固性是反映骨料在外力、環(huán)境或其它物理因素作用下抵抗崩解的能力。《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2001）中規(guī)定配制有抗凍要求的混凝土的骨料堅(jiān)固性不應(yīng)大于5%，無(wú)抗凍要求的混凝土的骨料堅(jiān)固性不應(yīng)大于12%；在2006版《普通混凝土用砂石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》中認(rèn)為，在嚴(yán)寒及寒冷地區(qū)使用，并經(jīng)常處于潮濕或干濕交替的狀態(tài)下的混凝土，其骨料的堅(jiān)固性指標(biāo)質(zhì)量損失不應(yīng)大于8%，有腐蝕性介質(zhì)作用或經(jīng)常處于水位變化區(qū)的地下結(jié)構(gòu)或有抗疲勞、耐磨、抗沖擊等要求的混凝土用碎石或卵石，其質(zhì)量損失也不應(yīng)大于8%。美國(guó)C33-01中對(duì)細(xì)骨料的抗硫酸鹽測(cè)試采用五次循環(huán)法：侵蝕介質(zhì)為Na2SO4時(shí)，平均質(zhì)量損失不能大于10%；采用MgSO4時(shí)，平均質(zhì)量損失不大于15%。如果細(xì)骨料供應(yīng)方能夠向買方或?qū)＜姨峁┵Y料證實(shí)：當(dāng)采用同一料場(chǎng)相似特性的細(xì)骨料拌制的混凝土應(yīng)用于相似氣候環(huán)境時(shí)，可以表現(xiàn)出滿意的結(jié)果，這種情況下細(xì)骨料雖不能滿足以上的要求，但仍可以使用。

如果細(xì)骨料沒(méi)有相關(guān)的使用記錄，且不滿足以上的要求，但滿足以下要求時(shí)仍可使用：在混凝土的凍融循環(huán)試驗(yàn)（見試驗(yàn)方法ASTMC666）中表現(xiàn)出較高的抗凍性。粗骨料也應(yīng)適用這一說(shuō)法。如，錦屏工程地處我國(guó)西南，一般常年溫度應(yīng)該在0℃以上，在其耐久性要求中提出了混凝土抗凍指標(biāo)要達(dá)到F200。如骨料配制的混凝土性能滿足F200的情況下，其堅(jiān)固性指標(biāo)可考慮采用≤12%。

4骨料品質(zhì)中有不合格項(xiàng)的處理

從目前查閱的國(guó)內(nèi)外規(guī)范來(lái)看，對(duì)骨料的品質(zhì)指標(biāo)都作出了比較明確的規(guī)定，但這些指標(biāo)是否是必須全部滿足才能用呢？在規(guī)范中基本沒(méi)有給出強(qiáng)制性規(guī)定，一般在文字表述中采用“宜”、“應(yīng)當(dāng)”等。從不同的規(guī)范來(lái)看，這些指標(biāo)值是不一樣的。從骨料的實(shí)際檢測(cè)工作來(lái)看，在不同的工程中使用的骨料其某些指標(biāo)相差往往也是很大的。如美國(guó)對(duì)于骨料品質(zhì)檢驗(yàn)有不合格項(xiàng)的骨料，美國(guó)C33-01規(guī)范中有明確的說(shuō)明，當(dāng)粗骨料的檢測(cè)值超出所限定的最大值，但滿足以下要求時(shí)仍可以使用：供應(yīng)方能夠向買方或?qū)＜姨峁┵Y料證實(shí)，在相同的氣候和使用環(huán)境下，同一料場(chǎng)提供的粗骨料所拌制的混凝土能夠達(dá)到預(yù)期的要求；有記錄證實(shí)，由該骨料拌制的混凝土的相關(guān)性能可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此，從混凝土的性能來(lái)最終判斷骨料是否可用是一個(gè)基本的常識(shí)。

5骨料的堿活性

水利水電工程骨料堿活性的檢測(cè)依據(jù)《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T5151-2001）進(jìn)行（同ASTMC1293-1997）。根據(jù)該規(guī)程規(guī)定：當(dāng)1年齡期時(shí)（40℃、100%RH條件下）混凝土棱柱體的膨脹大于0.040%時(shí)，集料將被判定為堿活性的。另外還有一種方法———中國(guó)壓蒸快速法，該方法是我國(guó)唐明述教授等提出的一種鑒定堿骨料反應(yīng)的快速法。該法包括兩個(gè)部分：一是針對(duì)堿硅酸反應(yīng)的“小砂漿棒快速測(cè)長(zhǎng)法”，該方法已被列為中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為CECS48：93，并已被列為法國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NFP18--588；另一種是針對(duì)堿碳酸鹽反應(yīng)的“小混凝土柱快速測(cè)長(zhǎng)法”。中國(guó)壓蒸法的特點(diǎn)是在兩天內(nèi)就能得到試驗(yàn)結(jié)果。

也有觀點(diǎn)認(rèn)為，該方法試驗(yàn)條件較苛刻，易產(chǎn)生過(guò)分的反應(yīng)，但“只會(huì)錯(cuò)判，不會(huì)漏判”。雖然混凝土中的堿活性反應(yīng)被稱為混凝土的“癌癥”，有點(diǎn)談虎色變，實(shí)際上至今在我國(guó)發(fā)現(xiàn)確證由于堿活性反應(yīng)引起的混凝土破壞的工程案例，尚沒(méi)有看到。在試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)混凝土中粉煤灰的摻量達(dá)到15%或20%以上就可以有效的抑制骨料的堿活性。而我國(guó)無(wú)論過(guò)去還是現(xiàn)在，水工混凝土中粉煤灰的摻量一般都很高，現(xiàn)在常態(tài)混凝土一般在30%以上，碾壓混凝土一般在50%以上，因此在這么高的粉煤灰摻量的情況下，要發(fā)生堿骨料反應(yīng)也是很難的。因此，從這個(gè)角度來(lái)看，具有堿活性的骨料在水工混凝土中并不是一定不能用，必須結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮。實(shí)際上骨料的堿活性反應(yīng)在混凝土中并不是沒(méi)有好處的，如些微的堿骨料反應(yīng)可改善混凝土中骨料和水泥漿體過(guò)渡區(qū)的性能，有益于混凝土性能的提高。

6混凝土性能對(duì)骨料品質(zhì)的要求

選用骨料的一個(gè)重要因素就是用其配制的混凝土必須滿足工程混凝土的設(shè)計(jì)要求，這也是對(duì)骨料的基本要求。在滿足工程混凝土設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)之上，我們要考慮的混凝土性能，一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)著重于以下3個(gè)方面：（1）混凝土的抗裂性能，目前對(duì)混凝土抗裂性能的評(píng)價(jià)，有不同的評(píng)價(jià)方式，采用不同的評(píng)價(jià)方式可能結(jié)果有些差異。總得來(lái)說(shuō)，通過(guò)混凝土的抗裂性能綜合評(píng)價(jià)混凝土的質(zhì)量，從而來(lái)判斷骨料的品質(zhì)，不失為一種好的方法。（2）水工混凝土由于其體積巨大，又叫大體積混凝土，對(duì)混凝土的溫度裂縫控制是一個(gè)重要議程。因此，混凝土的熱學(xué)性能也是應(yīng)考慮的一個(gè)重要因素。一般來(lái)說(shuō)，灰?guī)r配制的混凝土線脹系數(shù)比較小，白云巖配制的混凝土線脹系數(shù)較大。線脹系數(shù)小有利于混凝土的溫度裂縫的控制。（3）混凝土的耐久性，前面論述的骨料堅(jiān)固性實(shí)際上也是評(píng)價(jià)骨料耐久性的一種方法，而混凝土的耐久性也有其耐久性的特有評(píng)價(jià)方法，如常用的抗凍性、抗?jié)B性等。

7其它

實(shí)際工作中，對(duì)于料源的選擇不能用簡(jiǎn)單的幾句話就能夠說(shuō)清楚的。對(duì)于水利水電工程來(lái)說(shuō)，這也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。前面只是從工程材料的角度以及工程混凝土的設(shè)計(jì)角度對(duì)骨料品質(zhì)要求進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，實(shí)際上，料源的選擇還要考慮的因素很多，如料源骨料的儲(chǔ)量、加工性能、運(yùn)輸、經(jīng)濟(jì)性核算等等，而加工性能又包括成品的粒形、加工的能耗以及破形機(jī)器的選擇等等許多方面的內(nèi)容，限于篇幅，在此不做闡述。總之，骨料料源的選擇是水利水電工程中一項(xiàng)非常重要的工作，其直接關(guān)系到工程混凝土的質(zhì)量以及大壩的安全，同時(shí)也是工程能否按計(jì)劃和設(shè)計(jì)要求建設(shè)完成的一項(xiàng)重要保證。

作者：雷愛(ài)中唐憲國(guó)卜向東單位：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料所合肥水泥研究設(shè)計(jì)院云南東盛科技開發(fā)有限公司