北榆苑二庫工程石料場原巖質(zhì)量評價

宋效蘭

（山西省水利水電勘測設計研究院有限公司，山西 太原 030024）

1 概況

北榆苑二庫為山西省中部引黃工程汾陽市域供水配套的調(diào)蓄水庫，位于山西省呂梁市汾陽市三泉鎮(zhèn)張新堡村南100m處。樞紐建筑物主要由大壩、進水口、放空洞三部分組成，以城市生活和工業(yè)供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉。

石料場位于汾陽市峪道河鎮(zhèn)金莊村北2.0km處的水泉溝內(nèi)，開采層為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組灰?guī)r，該石料場為汾陽市水泥有限公司原巖采集地，廣泛供應于汾陽市境內(nèi)工業(yè)民用建筑材料，儲量豐富，能夠滿足北榆苑二庫塊石料及混凝土粗骨料要求。

2 石料分析測定

2.1 采樣

本次勘察取3組代表性巖樣做室內(nèi)試驗，3組巖樣均為灰?guī)r，實驗對巖樣的物理力學指標進行測試，測試項目和方法如下：

（1）顆粒密度，塊體密度：采用水中稱量法進行，同樣的試件可以連續(xù)測定樣品的多個物理性質(zhì)。

（2）吸水率：48h自由吸水。

（3）飽和吸水率：采用真空抽氣飽和后進行測試。

（4）凍融損失率，抗凍系數(shù)：采用25次凍融法測定。

（5）硫酸鹽及硫化物：采用沉淀法測定。

（6）抗壓強度：萬能材料試驗機對加工好的試件進行加壓，直至破壞。

2.2 實驗規(guī)范事項

（1）采用水中稱量法進行檢測的樣品，可以使用規(guī)則樣品，也可以使用不規(guī)則樣品，使用不規(guī)則試件測定顆粒密度，塊體密度，不允許使用邊角廢料，對于具有遇水已崩解、溶解和干縮濕脹性能的巖石，不使用水中稱量法。

（2）求得粘土質(zhì)巖石的某些水理性指標，可以采用先浸水飽和后烘干的方法，對于具有顆粒脫落現(xiàn)象的巖石，水中的干燥殘留物應作為試件的烘干質(zhì)量參與計算。

（3）凍融試驗中的循環(huán)次數(shù)，根據(jù)工程需要確定凍融循環(huán)次數(shù)，一般以20次為宜，嚴寒地區(qū)不少于25次；凍融試驗前，巖石試件應浸水到試件不再增加吸水量充分飽和后，才可進行凍融試驗，否則會出現(xiàn)凍融后的巖石試件質(zhì)量大于凍融前質(zhì)量的反?，F(xiàn)象。

（4）抗壓強度：試件大小形狀對抗壓強度的影響十分重要。試件的最小尺寸應大于巖石最大礦物顆粒的10倍，巖石試件的高徑比為2∶1；當試件放入試驗壓力機上時，壓力機上下承壓板的尺寸會對試件造成端部約束，因此承壓板的選擇要接近于試件直徑；試驗過程中的加載速率，不能太快，否則加載速度快，超過裂隙的發(fā)展速度，對巖石試件產(chǎn)生沖擊荷載作用，使巖石強度值增高，因此加載速度要維持在0.5～1.0MPa/s。

（5）硫酸鹽及硫化物：在磨粉取樣時，要保證一定的量，確保代表性，檢測過程中煮沸時用小火，避免飛濺，最后一次過濾，要選擇慢速濾紙，沖洗干凈。

2.3 試驗成果

根據(jù)《巖石試驗規(guī)程》（SL264-2001），對加工好的試件進行逐項檢測，試驗檢測成果見表1。

表1 塊石料場灰?guī)r物理力學試驗成果表

3 影響石料質(zhì)量的因素

3.1 抗風化性

巖石抗風化能力的強弱與其礦物組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造狀態(tài)有關。巖石的結(jié)構(gòu)分粗粒、細粒、均粒及斑狀等類型。在溫濕度變化下，能逐漸松散崩解，一般粗粒的或斑狀的不如細粒的耐久。不同的礦物成分，抵抗風化的能力也不同，如巖石中含有較多的黑云母、黃鐵礦（Fe2S）時，則極易風化破壞。

3.2 抗凍性

天然石料的抗凍性，也取決于其礦物成分、結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造。當石料中含有較多的黑云母、黃鐵礦、粘土等物質(zhì)時，抗凍性較差。疏松多孔或具有層理構(gòu)造的石料，其孔隙率、吸水率較大，溫度降到零下時，巖石裂隙中的水結(jié)成冰，體積增大，會產(chǎn)生很大的膨脹壓力，導致巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，容易破壞。

3.3 耐水性

當巖石中含有較多的粘土或易溶于水的物質(zhì)時，在吸水后，或軟化、或溶解，使強度降低。在水工建筑物中，常用軟化系數(shù)來判定其耐水性。

4 質(zhì)量評價

從表1塊石料場灰?guī)r的物理力學試驗成果表中可知，3組灰?guī)r塊體烘干密度2.70～2.74g/cm3，平均值2.72g/cm3；飽和單軸抗壓強度42.8～44.4MPa，平均值43.6MPa；軟化系數(shù)0.78～0.87，平均值0.82；吸水率為0.38%～0.45%，平均值0.42%；凍融損失率0.10%～0.15%，平均值0.12%；硫酸鹽及硫化物含量0.22%～0.33%，平均值0.28%。

砌石料質(zhì)量指標要求及評價見表2，人工骨料原巖質(zhì)量指標要求及評價見表3，由表可見，本料場灰?guī)r作為砌石料及混凝土人工骨料原巖，除人工骨料的堿活性試驗未做外，其飽和單軸抗壓強度、軟化系數(shù)、吸水率、凍融損失率、干密度、硫酸鹽及硫化物含量（換算成SO3）均符合質(zhì)量技術(shù)指標要求。

表2 砌石料原巖質(zhì)量技術(shù)指標評價表

表3 人工骨料原巖質(zhì)量技術(shù)指標評價表

5 結(jié)語

通過對北榆苑二庫工程石料場的石料進行分析測定可知，砌石料和人工骨料質(zhì)量均滿足工程用料要求。