骨料岩相法试验程序的难点——岩石的肉眼鉴定

王桂成

370112198909150037  山东济南  250000

摘要混凝土碱-骨料反应是指骨料中的某些矿物在一定条件下与混凝土中的水泥、外加剂、掺合料等中的碱物质发生化学反应，导致混凝土结构产生膨胀、开裂甚至破坏的现象，是影响混凝土耐久性的重要因素之一。

    岩相法的基本原理是通过肉眼和显微镜对骨料进行观察，鉴定骨料的岩石种类、结构构造及矿物成分，确定骨料是否含有碱活性矿物、碱活性矿物的类别以及碱活性矿物占骨料的百分含量，从而定性评定骨料的碱话性。

本文主要讨论岩相法试验程序中如何通过肉眼观察鉴定骨料的岩石种类、结构构造及矿物成分。

关键词：混凝土碱-骨料反应；碱活性；岩相法

岩相法鉴定的主要内容包括：岩石的颜色、岩石学构造（矿物空间排列及空间充填关系)、结构（矿物的结品程度、大小形态及相互关系）、矿物组成（主要和次要的造岩矿物）等。同时，还应描述岩石风化情况（矿物光泽、矿物变化及风化程度）。
    矿物的硬度是指矿物抵抗刻划、压入或研磨能力的大小。它是矿物物理性质中比较固定的性质之一，因而也是矿物的一个重要鉴定特征。在矿物的肉眼鉴定工作中，通常用刻划的方法来测定被鉴定矿物的硬度。刻划时，用力要缓而均匀，力戒刻掘，如有打滑感，表明被刻矿物的硬度大；若有阻涩感，表明被刻矿物的硬度小。

常用的鉴定方法就是根据岩石的外观特征，借助简单工具和试剂（如放大镜、显微镜、硬度计、铁刀刃、钢刀刃、玻璃片、稀盐酸等)，观察岩石的岩相结构与性质，从而有效地鉴定岩石的矿物组成、结构和构造，进而确定岩石名称或类别的一种简单鉴定方法。
    第一，可根据岩石的产状，特殊的结构、构造，主要的或特珠的物质成分来区分岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类岩石。
    第二，如果确定了是岩浆岩，则可根据颜色（矿物成分）和结构、构造决定岩石名称。因为在岩浆岩中，深色岩石含铁镁矿物多，多属基性成超基性岩类；如果颜色浅，则主要是硅铝矿物，一般为中性岩类或酸性岩类。然后，根据结构、构造，可确定其生成环境，这样就可以把岩浆岩类岩石区分开了。
    第三，如果确定了是沉积岩，则先根据胶结物的有无，把碎屑岩和化学岩、生物化学岩区分开。如果是碎屑岩，则应根据碎屑的大小分出砾岩（角砾岩）、砂岩或黏土岩；而如果是化学岩或生物化学岩，则可用稀盐酸鉴别：岩石起泡者为石灰岩，粉末起泡者为白云岩，起泡后留下土状斑点者为泥灰岩。
    第四，如果确定是变质岩，则应根据构造进一步划分，在定向构造岩石中，具片理状构造的为片岩或干枚岩，具片麻状构造的为片麻岩，而如果是厚板状的，则为板岩。在块状构造的岩石中，滴稀盐酸起泡者为大理岩，不起泡者为石英岩。
岩石通过岩石学鉴定，进行岩相描述，不但能正确地确定岩石名称，还有助于分析和掌握使用各项试验数据。

试验程序如下：

1、用四分法或分料器法缩减至试验所需质量并冲洗干净，在 105℃±5℃烘箱中烘干，冷却后标准方法进行筛分，然后按规定的数量称取样品。

2、 集料的鉴定 ： 将试样逐粒进行肉眼鉴定。需要时可将颗粒放在砧板上用地质锤击碎(注意应使岩石片损失最小)，观察颗粒新鲜断口。

3、 岩石名称及物理性质。包括主要的矿物成分、风化程度、有无裂缝、坚硬性、有无包裹体和断口形状等。

4、 化学性质。分为在混凝土中可能或不能产生碱集料反应两种。
(a）在试样上滴稀盐酸，若起泡剧烈，可以确定试样为碳酸盐类岩石，矿物成分以方解石为主；若轻微起泡，则试样为碳酸盐类岩石，矿物成分以白云石为主。若试样滴稀盐酸后无任何反应，则试样不是碳酸盐类岩石。
(b)染色反应：茜素红可将方解石染成红色而白云石遇茜素红不变色。可以在手标本上快速将方解石和白云石区分开。
观察重点如下：
1、根据岩石新鲜面进行描述。

颜色是岩石的主要物理特性之一，应对岩石的颜色进行准确、完整的观察和描述。
颜色描述的原则规定：
（1）尽可能用新鲜干燥的岩石描述颜色；
（2）描述潮湿的或风化的岩石时，必须附加说明是潮湿或风化的颜色；

（3）描述颜色的纵横向变化规律和均匀程度；
（4）观察颜色和层理的关系：
（5）判新岩石的颜色是原生色还是次生色：
（6）不得用物质的名称来表达颜色，如猪肝色、咖啡色、乳色等。
颜色描述的用词的规定：
（1）单色的用词规定：
单色词为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白、灰、棕、褐、黑，共12个。
（2）复色的用词规定：
由12个单色词中任意2个组成颜色的复色词，写在后边的颜色是主色，写在前边的颜色是次色。
如“黄绿色”中，绿色是主色，黄色是次色。
（3）颜色色调特殊性的表达用词规定： 

特蛛色调用词	颜色色调特征
深	浓厚、深沉
浅	淡薄、微弱
亮	明亮、碧丽
暗	阴暗、晦涩
鲜	新鲜、生动
苍	苍老、乏味

（4）颜色分布形状特殊性的表达用词规定：
a斑点状；
b.斑纹状或斑驳状；
c.条带状或条纹状；
d.云彩状；
e.分散晕状；
f.杂乱状；

颜色描述用词的排列顺序规定：
岩石的颜色具有特殊分布形状或特殊色调时的用词排列顺序为：
颜色特殊分布形状一特殊色调一颜色（单色或复色）。如“云彩状浅灰绿色”（大理岩）。
三种以上颜色成杂乱状分布时，用“杂色”一词表达。不再一一列出各种颜色。
2、致密度
a)致密：用手指不能搓下颗粒：
b)中等：用手指只能搓下少量颗粒：
c)疏松：用手指能搓下大量颗粒。
3、构造
对岩石样本中能够观察到的构造，如层理、波痕、干裂、冲刷面、生物遗迹、印模、结核、气孔以及变形构造等进行描述。
 

三大类岩石的主要区别

特征	岩浆岩	沉积岩	变质岩
矿物成分及其特	组成岩浆岩的矿物以硅酸盐矿物为主，其中最多的是长石，石英、黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等，其中颜色较浅的，称浅色矿物，如石英、石等：其中颜色较深的，称暗色矿物，如黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。	组成沉积岩的矿物成分如石英、长石、云母、粘土矿物、碳酸盐矿物、卤化物及含水氧化铁、锰、铝矿物等。在一般沉积岩中矿物成分不过1-3种，很少超过5-6种。	组成变质岩的矿物成分，按其成因可分为： ①新生矿物：在变质作用过程中新生成的矿物。如粘土岩经过变质后生成的红柱石。 ②原生矿物：在变质作用过程中保留下来的原岩中的稳定矿物。如云英岩中的一部分石英就是花岗岩在云英岩化过程中保留下来的原生矿物。 ③残余矿物：在变质作用过程中残留下来的原岩中的不稳定矿物，如花岗岩在云英岩化过程中残留有不稳定的长石。
结构和构造	①具粒状，玻璃、斑状结构，气孔、杏仁、块状等构造； ②除喷出岩外，没有层状、片状等构造；	①结构复杂，因形成环境而异； ②具层理，在层面上有波浪；	①具有片理； ②板状、片状，片麻状构造，结晶质结构； ③砾石及晶体因受力可能变形；

岩石的鉴定描述示例

岩 相 描 述	颜色		浅红色	深灰色	冰黄色	浅灰色	灰黑色
	构造		块状	层状	块状	气孔状	气孔状
	结 构	结晶程度	全晶质	——	完全	隐晶质	——
		矿粒大小	0.2mm-2mm	——	2mm-5mm	＜1.0mm	＜1.0mm
		胶结物	——	碳质	硅质	——	——
		特征结构	花岗状	密致状	——	斑状	密致状
	矿物组成	重要的	正长石、黑云母	方解石	石英	斜长石、角闪石	斜长石、辉石
		次要的	——	——	——	——	——
		次生的	——	——	——	——	——
	风化情况	矿物光泽	光采	——	玻璃光泽	玻璃光泽	玻璃光泽（黯淡）
		矿物变化	无显著变化	无变化	——	——	——
		风化程度	新鲜	略经风化	轻度风化	轻度风化	略经风化
结论			细粒花岗岩	微晶石灰岩	中粒石英砂岩	安山岩	玄武岩

参考文献：

[1]《水工混凝土试验规程》 SL/T 352-2020.

[2]《公路工程集料试验规程》 JTG E42-2005.

[3]《公路工程岩石试验规程》 JTG E41-2005.

[4]《建设用卵石、碎石》 GB/T 14685-2011.

[5]《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》 JGJ 52-2006.

[6]《野外石油天然气地质调查规范》 SY/T 5517-2021.