[科普中國]-粗粒玄武巖

粗粒土是從物質(zhì)材料角度考慮土石料顆粒粒徑大小及含量的一種命名，這種土石料在自然界中廣泛分布。不同國家或機構(gòu)根據(jù)不同的實際需要對粗粒土的定義不同，通常情況下將粗粒土視為粒徑大于0.075 mm 顆粒含量超過總質(zhì)量50%的土石料。粗粒玄武巖是指顆粒直徑大于0.075mm的玄武巖。

定義玄武巖是修理公路、鐵路、機場跑道所用石料中最好的材料，具有抗壓性強、壓碎值低、抗腐蝕性強、瀝青粘附性玄武石，玄武石具有耐磨、吃水量少、導(dǎo)電性能差、抗壓性強、壓碎值低、抗腐蝕性強、瀝青粘附性等優(yōu)點。粗粒玄武巖簡單來說是指單粒玄武巖顆粒直徑大于0.075mm。在混凝土中經(jīng)常添加玄武巖纖維，即粗粒玄武巖來提高混凝土抗壓性能。

玄武巖玄武巖為基性噴出巖的一種。化學(xué)成分及礦物成分與輝長巖相當(dāng)。主要由基性斜長石、輝石組成，次要礦物有橄欖石、角閃石等。斑晶中的斜長石比基質(zhì)中的更偏基性，輝石以單斜輝石為主，橄欖石常見于斑晶中，熔蝕現(xiàn)象明顯，并易蝕變?yōu)橐炼∈?、蛇紋石。巖石一般為黑色、暗綠或暗紫色?；試姵鰩r比中、酸性噴出巖結(jié)晶程度高，基質(zhì)一般為微晶結(jié)構(gòu)，整個巖石為斑狀結(jié)構(gòu)，少數(shù)見無斑細?！[晶結(jié)構(gòu)。基質(zhì)的結(jié)構(gòu)類型很多，主要有粗玄結(jié)構(gòu)、間隱結(jié)構(gòu)、拉斑玄武結(jié)構(gòu)等。常見有氣孔構(gòu)造、杏仁構(gòu)造，海底噴發(fā)玄武巖流中常有特征的枕狀構(gòu)造。玄武巖在地殼上分布廣泛，形成厚的巖流或巖被。從大陸到海洋，從老到新各個時代都可以見到玄武巖出露。玄武巖土體的風(fēng)化是玄武巖在受到外界綜合環(huán)境的影響下，土體的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等發(fā)生了非常明顯的變化，這種土體風(fēng)化產(chǎn)生的變化對玄武巖地區(qū)的工程建設(shè)有著很大的影響。根據(jù)風(fēng)化程度不同，玄武巖可分為弱風(fēng)化玄武巖、中風(fēng)化玄武巖和全風(fēng)化玄武巖。

玄武巖纖維玄武巖纖維是以天然玄武巖石為原料，經(jīng)過一系列工藝過程生產(chǎn)出的絲狀產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程和工藝與玻璃纖維的生產(chǎn)相似，但由于工藝的限制，在熔融玄武巖時使用的池爐比較淺，熔池面積也較小。由于玄武巖熔化過程中堿金屬氧化物析出很少，池爐排放的煙塵中基本無有害物質(zhì)，因此，整個生產(chǎn)過程中對環(huán)境的影響不大。玄武巖纖維含有三氧化二鋁、三氧化二鐵及氧化鈉等成分，具有多孔結(jié)構(gòu)和無規(guī)則的排列方式，其中的氣孔可分為封閉氣孔和開放氣孔，分別呈圓球形和管狀。玄武巖纖維的優(yōu)越性能表現(xiàn)為強度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、使用溫度范圍廣，在吸濕性、 耐堿性等方面的性能明顯優(yōu)于玻璃纖維。由于玄武巖纖維降解后即成為土壤的母質(zhì)，具有無毒性、不燃性，因此是一種環(huán)境友好型材料。一般情況下，玄武巖纖維的拉伸強度是普通鋼材的10～15倍。是E 型玻璃纖維的1. 4～ 1. 5倍，其應(yīng)力 - 應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)為完全彈性1。

粗粒土粗粒土是指大于0.1毫米顆粒含量較多的土，大致相當(dāng)于砂類。礫石土、砂卵石、殘坡積碎石土和風(fēng)化巖石碴等統(tǒng)稱為粗顆粒土，簡稱粗粒土。它是由大小不等的粗細顆粒組成，最大顆?？蛇_1000毫米以上，最細可小于0.1毫米，粒徑變化范圍很大，粗細顆粒特性相差懸殊。土石壩中粗粒土料常占70%以上，有的直接取自工程開挖的棄料，廢物得到充分利用。

在公路路基施工過程中，粗粒土是最常見的路基填筑材料。粗粒土物理力學(xué)性質(zhì)備受人們關(guān)注，原因在于：一方面，從地質(zhì)角度看，粗粒土是巖石在長期風(fēng)化過程中崩積、堆積、殘積或沖積形成的，具有不同的地質(zhì)和年代屬性，揭示粗粒土物理力學(xué)性質(zhì)是分析和評價堆積層滑坡的基礎(chǔ)。另一方面，從工程建筑角度看，粗粒土具有壓實性能好、透水性強、抗剪強度高、沉降變形小等特性，故而廣泛用于建筑土石壩、鐵路路基及軟弱地基墊層等，其變形和強度性質(zhì)也因此成為工程人員關(guān)注的焦點2。在許多路基工程中，粗粒土壓實度難以控制，而作為路基填料的壓實度是路基壓實控制的一項重要指標(biāo)，路基壓實通常采用壓實度指標(biāo)進行控制， 以填料的最大干密度和最佳含水量為標(biāo)準(zhǔn)。由于粗粒土的不均勻性，含石量、粒度、級配變化較大，其中粗粒土中含石量直接影響其密度值。在使用粗粒土填筑路基時，路基上任一點含石量變化很大，測得的粗粒土的密度值都是異常值，呈離散型分布。對于同一土場的填料標(biāo)準(zhǔn)密度不是確定值，而是隨含石率的不同而變化。 因此，在路基填筑施工檢測過程中，經(jīng)常出現(xiàn)路基壓實度超百或者不夠現(xiàn)象。導(dǎo)致室內(nèi)確定的標(biāo)準(zhǔn)干密度在現(xiàn)場檢測中失控。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王強 - 副教授 - 西南大學(xué)