丹江口大坝混凝土芯样的微观测试与分析

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1、第28卷第5期长江科学院院报Vo1．28No．520l1年5月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteMay2011文章编号：1001—5485(2011)05—0059—04丹江口大坝混凝土芯样的微观测试与分析李珍。，肖靓，汪在芹(1．长江科学院材料与结构研究所，武汉430010；2．水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，武汉430010)摘要：丹江口大坝初期工程混凝土中含有一定量活性骨料——燧石，使得大坝混凝土存在碱骨料反应发生的风险。为此，

2、对大坝混凝土进行了取芯研究，重点对原始芯样与养护后芯样采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)进行了微观测试与分析，以准确判断大坝混凝土碱骨料反应发生情况。分析结果表明：由于建设初期采取的措施得当，运行4O余年的大坝混凝土没有任何碱骨料反应发生；但是当混凝土芯样在一定的养护条件下，即同时具有活性骨料、碱和水3个必要条件时，仍会发生显著的碱骨料反应。由此得出：为了保证含有碱活性骨料的大坝混凝土能够长期安全运行，加高工程混凝土除采取适当的抑制措施以外，还应该加强整个大坝的防渗保护。关键词：大坝安全；碱活性；碱骨

3、料反应(AAR)；微观测试中图分类号：TV698．2文献标识码：A取的微观分析手段为扫描电镜微观分析(SEMA)和能谱分析(EDSA)。1概述丹江口大坝位于中国湖北省丹江口市，坝长2大坝混凝土骨料及其碱活性情况2．5km，最大坝高97m。该坝已历经40余年，大坝整体运行完好。上世纪60年代初，为了大坝建设的顺利进行，在大坝初期建设过程中，长江科学院曾派员前长江科学院针对丹江口大坝混凝土骨料的碱活性进往现场进行大量的取样和试验工作⋯。试验结果行了深人细致的研究⋯。发现，采集到的砂和各级砾石中均含有活性骨2．1

4、骨料组成料——燧石。由于采取的措施得当，在历经40余年对从料场取回的骨料样品采用岩相法检验，通后，在大坝上没有发现任何碱骨料反应破坏的痕迹。过薄片偏光显微鉴定及肉眼对其进行矿物分析，确针对大坝混凝土中所含骨料的碱活性J，为确定了大坝混凝土骨料组成，主要结果见表1和表2。保大坝能够继续长期安全运行，我们对大坝混凝土根据岩相分析的结果可以知道，丹江口混凝土芯样进行了一系列研究：测试混凝土芯样的力学性骨料中含有1．55％一2．8％的燧石及玉髓。燧石和能，检查是否有碱骨料反应的发生；将芯样试件置于玉髓是典型的活性岩

5、石，可能会引起大坝混凝土的一定条件养护后，验证其是否发生碱骨料反应。采碱性膨胀。表1丹江卵石岩石成分鉴定(质量分数w。肉眼鉴定)Table1IdentificationofOanjlangpebblerockcomponents(massfraction，visualidentification)％收稿日期：2010—07．06基金项目：水利部公益性行业专项项目(200801057)作者简介：李珍(1972-)，女，湖南省湘乡市人，高级工程师，主要从事混凝土碱骨料反应及水工新材料研究，(电话)027—828

6、29881(电子信箱)lizhen@mail．ersri．cn。长江科学院院报2011年2．2活性骨料基本情况但是，调查结果显示，这些裂缝基本上是由于结2．2．1岩相分析构和温度引起的裂缝。在现场并没有发现与碱一骨从外观上看来，丹江口骨料中的活性成分燧石料反应有关的裂缝，也没有发现碱骨料反应的现场分为灰白色、蜡黄色和黑色3种。岩相分析结果显典型特征。示：灰白色和蜡黄色的燧石为玉髓质燧石，玉髓含量3．2取芯情况及芯样外观质量在90％以上，有时还含有蛋白石(多的可达10％以3．2．1取芯情况上)，杂质含量很少，

7、这种燧石孔隙比较发育。黑色本文抽查和检验的混凝土芯样主要取自19坝的燧石为石英一玉髓质燧石，一般具有贝状断口，含段、2O坝段、21坝段廊道内，21坝段下游面、22坝段碳酸钙、石英等杂质较多，质地致密。燧石是在我国下游面及31坝段厂房平台、32坝段基础廊道，9坝分布最为广泛的活性骨料，具有潜在反应危害。段、18坝段、22坝段、28坝段的坝顶。2．2．2化学法检验．3．2．2芯样外观质量按照ASTMC289化学法标准对丹江口燧石进从现场上取回的大坝混凝土芯样外观光滑，骨行碱活性试验，结果如表3。料分布均匀，骨料

8、与水泥浆之间胶结较好。部分芯表3燧石的化学法鉴定结果样表面稍显粗糙，小颗粒骨料在钻进取芯过程中有Table3Chemicalidentificationofflints脱落。但总的说来，芯样表面未发现有裂纹，混凝土芯样致密。3．3芯样物理性能检测混凝土芯样的力学性能参数试验统计分析结果见表4和表5。表4混凝土芯样强度试验结果统计分析从表中可以看出，燧石都具有活性，黑色燧石活Table4Analysisofthes