Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Assessment of concrete damage in structures caused by alkali-silica reaction

Owsiak Zdzisława, Leks Anna

Materiały Budowlane

|

2025

|

nr 11

41--50

EN

The alkali-aggregate reaction leads to concrete degradation, affecting durability and safety of use of the structure. The article presents methods for damage assessment: visual field inspection, non-destructive testing and laboratory techniques. It also highlights modern approaches such as digital image analysis and machine learning algorithms. It emphasizes the importance of selecting the proper methods for diagnosis, repair planning and structures management.

PL

Reakcja alkalia-kruszywo prowadzi do degradacji betonu, wpływając na trwałość i bezpieczeństwo użytkowania konstrukcji. W artykule przedstawiono metody oceny uszkodzeń: wizualną inspekcję terenową, badania nieniszczące oraz techniki laboratoryjne. Zwrócono także uwagę na nowoczesne podejście, jak cyfrowa analiza obrazu i algorytmy uczenia maszynowego i podkreślono znaczenie właściwego doboru metod przy diagnozie, planowaniu napraw i zarządzaniu konstrukcjami.

2

Influence of metahalloysite on mitigating alkali-aggregate reaction in concrete

Owsiak Zdzisława, Leks Anna

Archives of Civil Engineering

|

2025

|

Vol. 71, nr 3

485--494

EN

The durability of concrete structures can be compromised by alkali-aggregate reaction, a chemical process between the alkalis and reactive minerals within the aggregate. The reaction produces a gel of hydrated sodium-potassium-calcium silicate that expands in the concrete, deteriorating it. Adding mineral admixtures to concrete is recognized as a highly effective strategy to mitigate expansion due to alkaliaggregate reactions. This study investigated the use of a natural mineral admixture, metahalloysite, to mitigate the reaction effects. Expansion tests were conducted according to ASTM C441. The microstructure of the expanded specimens was examined using computed tomography and scanning electron microscopy coupled with X-ray microanalysis. The results showed that the 25% cement substitution with metahalloysite significantly lowered the swelling of the concrete specimens, keeping it within safe limits. Microstructural examination of the specimens without admixture showed numerous cracks in the aggregate grains, the presence of reaction products, and ettringite crystals. Specimens with admixture showed the presence of non-swelling sodium-potassium silicate gel and a dense C-S-H phase with a reduced C/S ratio.

PL

Jednym z czynników mogących doprowadzić do uszkodzenia konstrukcji budowlanych jest reakcja zachodząca pomiędzy alkaliami, a reaktywnymi składnikami kruszywa w betonie. Produktem reakcji jest żel uwodnionego krzemianu sodowo-potasowo-wapniowego, który pęczniejąc wywołuje ekspansję i destrukcję betonu. Powszechnie uznaje się, że stosowanie dodatków, jest jednym z najbardziej efektywnych sposobów kontrolowania ekspansji betonu, wywołanej reakcją alkalia-krzemionka. W pracy podjęto próbę oceny metahaloizytu jako naturalnego dodatku mineralnego na ograniczanie skutków reakcji alkalia-krzemionka. Badania ekspansji przeprowadzono zgodnie z metodą ASTM C441. Na próbkach poddanych badaniom ekspansji przeprowadzono badania mikrostruktury przy wykorzystaniu tomografii komputerowej i skaningowej mikroskopii elektronowej sprzężonej z mikroanalizatorem rentgenowskim. Wyniki badań wykazały, że zastąpienie cementu metahaloizytem w ilości 25% wagowych powoduje zmniejszenie ekspansji próbek do poziomu niezagrażającego trwałości betonu. Badania mikrostruktury próbek bez dodatku wykazały liczne spękania ziaren kruszywa, obecność produktów reakcji alkaliakrzemionka oraz kryształów ettryngitu. W próbkach z dodatkiem stwierdzono obecność żelu krzemianu sodowo-potasowego niemającego zdolności pęczniejących oraz zwartej fazy C–S–H o obniżonym stosunku C/S.

3

Classification of fine natural aggregates from Poland depending on alkali reaction according to the procedures of the General Directorate for National Roads and Motorways

Zapała-Sławeta Justyna, Zięba Kamil

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2025

|

Vol. 19, no. 9

162--170

EN

The alkali-silica reaction (ASR) poses a serious threat to the durability of concrete structures. Although the mechanism of this reaction was described as early as the 1940s, assessing the potential alkali reactivity of aggregates is still a research and engineering challenge. This article discusses the classification of the alkali reactivity of fine natural aggregates based on the results obtained by methods PB/1/18 (accelerated) and PB/2/18 (long-term), developed in accordance with the guidelines of the General Directorate for National Roads and Motorways. In the experimental part, the authors analysed fine natural aggregates previously used in concrete structures that showed no signs of damage due to ASR. The study confirmed the presence of reactive forms of silica, including deformed and polycrystalline quartz. Significant differences in alkali reactivity classification results were shown depending on the method used, confirming the limitations of the accelerated method and the possibility of erroneous results. It emphasised the need for careful interpretation of short-term test results and the need for further refinement of aggregate reactivity assessment methods to achieve better correlation with long-term methods, which more accurately reflect the service conditions of concrete.

4

Assessment of aggregate mixture reactivity in concrete at 60°C

Dziedzic Kinga, Glinicki Michał A.

Structure and Environment

|

2024

|

Vol. 16, no. 3

153--157

EN

Research on the durability of structural concrete requires careful selection of aggregates, particularly considering their reactivity to alkali-silica reaction (ASR). The Miniature Concrete Prism Test (MCPT) allows for shortened testing time and eliminates the need for aggregate crushing, making it a practical alternative to other methods. The aim of the research is to evaluate the reactivity of aggregate mixtures with varying mineral compositions. Research results confirm the significant impact of fine aggregates on concrete expansion in the MCPT method in NaOH solution at 60°C. The observed expansion correlates with a reduction in concrete’s elastic modulus.

PL

Badania nad trwałością betonu konstrukcyjnego wymagają starannej selekcji kruszyw, szczególnie uwzględniającej ich reaktywność na reakcję alkalia-krzemionka (ASR). Metoda Miniature Concrete Prism Test (MCPT) pozwala na skrócenie czasu badania i eliminację konieczności rozdrabniania kruszywa, co czyni ją praktyczną alternatywą dla innych metod. Celem badań jest ocena reaktywności mieszaniny kruszyw o zróżnicowanym składzie mineralnym. Wyniki badań potwierdzają znaczący wpływ kruszywa drobnego na ekspansję betonu w metodzie MCPT w roztworze NaOH w temp. 60°C. Obserwowana ekspansja koreluje z redukcją modułu sprężystości betonu.

5

Ocena reaktywności alkalicznej kruszyw mineralnych

Pabiś-Mazgaj Ewelina

Kierunek Surowce

|

2024

|

nr 2

74--87

PL

Reakcja reaktywnych formy krzemionki występujących w kruszywie z wodorotlenkami sodu i potasu pochodzącymi głównie z cementu to bardzo złożony i powolny mechanizm kształtowany przez szereg czynników. W związku z tym poprawna ocena reaktywności alkalicznej kruszyw nie jest zadaniem łatwym i wymaga zastosowania kilku metod badawczych.

6

Ochrona betonu przed korozją wywołaną reakcją wodorotlenków sodu i potasu z krzemionką

Baran Tomasz, Ostrowski Mikołaj, Pichniarczyk Paweł, Kroll Lothar

Cement Wapno Beton

|

2024

|

R. 29, nr 5

360--374

PL

Zapobieganie reakcji wodorotlenków sodu i potasu z krzemionką [reakcja alkaliów z krzemionką – RAK] w betonie można kształtować poprzez: stosowanie niereaktywnego kruszywa, zapewnienie małej zawartości tlenków sodu i potasu w mieszance betonowej lub stosowanie dodatków mineralnych. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań zapobiegania reakcji RAK w betonie poprzez stosowanie dodatków mineralnych: pucolanowych i o utajonych właściwościach hydraulicznych. Zakres badań uwzględniał dużą grupę kruszyw krajowych o zróżnicowanym stopniu reaktywności alkalicznej. Wyniki badań pomiarów ekspansji alkalicznej zapraw, według przyspieszonej metody ASTM C 1260-14, pozwoliły ustalić minimalny dodatek popiołu lotnego krzemionkowego i granulowanego żużla wielkopiecowego, który skutecznie niweluje ekspansję zapraw wywołaną reakcją ASR do wymaganego poziomu poniżej 0,1%. Dla kruszywa o stopniu reaktywności R1, o ekspansji 0,1-0,2% dodatek 20% popiołu wprowadzany z cementem portlandzkim popiołowym CEM II/A-V, skutecznie niweluje reakcję ASR. Dla kruszywa R1 o ekspansji 0,2-0,3% należy stosować cement portlandzki popiołowy CEM II/B-V, zawierający minimum 25% popiołu V. W przypadku granulowanego żużla wielkopiecowego, dla kruszywa R1 o ekspansji 0,1- 0,2% minimalna ilość dodatku, która skutecznie niweluje ekspansję zapraw wywołaną reakcją ASR powinna wynosić 30%, a dla kruszywa R1 o ekspansji 0,2-0,3% minimalna ilość to 50%. Te ilości granulowanego żużla wielkopiecowego można wprowadzać odpowiednio z cementem portlandzkim żużlowym CEM II/B-S i cementem hutniczym CEM III/A.

EN

Prevention of the reaction of sodium and potassium hydroxides with silica [alkali-silica reaction – ASR] in concrete can be shaped by: using non-reactive aggregate, ensuring a low content of sodium and potassium oxides in the concrete mix, or using mineral additives. This article presents the results of research on preventing the ASR reaction in concrete by using mineral additives: pozzolanic and with latent hydraulic properties. The scope of the research included a large group of domestic aggregates with varying degrees of alkaline reactivity. The results of the tests of alkaline expansion of mortars, according to the accelerated method ASTM C 1260-14, allowed us to determine the minimum addition of siliceous fly ash and granulated blast furnace slag, which effectively reduces the expansion of mortars caused by the ASR reaction to the required level below 0.1%. For aggregate with a degree of reactivity R1, with an expansion of 0.1-0.2 %, the addition of 20 % fly ash introduced with Portland ash cement CEM II/A-V effectively eliminates the ASR reaction. For aggregate R1 with an expansion of 0.2-0.3 %, CEM II / B-V Portland ash cement should be used, which contains at least 25 % fly ash. In the case of granulated blast furnace slag, for aggregate R1 with an expansion of 0.1-0.2 %, the minimum amount of additive that effectively eliminates the expansion of mortars caused by the ASR reaction should be 30 %, and for aggregate R1 with an expansion of 0.2-0.3 %, the minimum amount is 50 %. These quantities of granulated blast furnace slag can be fed with CEM II/B-S Portland slag cement and CEM III/A blast furnace cement, respectively.

7

The use of computed tomography and scanning microscopy methods for assessing the alkaline reactivity of aggregate

Zapała-Sławeta Justyna

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 3

art. no. e149814

EN

The reaction of alkalis with aggregate containing reactive forms of silica (ASR) plays a significant role in shaping the durability of concrete, as the strongly hygroscopic reaction products generated lead to internal stress, causing its expansion and cracking. This study presents an extended analysis of corrosive processes occurring in mortars with reactive natural aggregate from Poland, using computed tomography and scanning microscopy methods. Numerous cracks in the grains and the surrounding cementitious matrix were observed, indicating a high degree of advancement of corrosive processes. Over time, the proportion of pores with reduced sphericity increased, indicating ongoing degradation of the mortars. The usefulness of computed tomography in studying the progress of ASR was demonstrated. Scanning microscopy confirmed that the cause of mortar degradation is the formed ASR gel with a typical composition, located within the volume of reactive grains, cracks propagating into the cementitious matrix, and accumulated in air voids.

8

Methods of mitigating alkali reactivity of gravel aggregate

Owsiak Zdzisława, Czapik Przemysław, Zapała-Sławeta Justyna

Structure and Environment

|

2022

|

Vol. 14, no. 3

102--109

EN

Effectiveness of selected chemical admixtures and mineral additives to mitigate alkali-silica reaction was compared based on reactive gravel aggregate. Lithium compounds in the form of nitrate and lithium polysilicate were used as chemical admixtures. Natural pozzolans containing zeolite were used as mineral additive. Efficiency of the additive was enhanced by modification with ammonium ions. Linear changes of mortars with crushed gravel aggregates were studied with the accelerated and long-term methods. Additionally, scanning electron microscopy was used for microstructural observations. It was demonstrated that at elevated temperatures the application of lithium compounds provided better protection. Under conditions similar to those in the field, 20-30% of natural pozzolans proved to be more effective in inhibiting the expansion. Regardless of the method of protection applied, the presence of alkali-silica reaction products was detected in the microstructure of the mortars.

PL

Na przykładzie reaktywnego kruszywa żwirowego porównano efektywność ograniczenia reakcji alkalia-kruszywo przy pomocy wybranych domieszek chemicznych i dodatków mineralnych. Jako domieszki chemiczne zastosowano związki litu w postaci azotanu i polikrzemianu litu. W przypadku dodatków mineralnych zastosowano naturalną pucolanę, zawierającą zeolit, której efektywność zwiększano poprzez modyfikację jonami amonowymi. Wykonano badania zmian liniowych zapraw z rozdrobnionym kruszywem żwirowym metodą przyspieszoną i długoterminową. Dodatkowo wykonano obserwacje mikrostruktury z wykorzystaniem elektronowego mikroskopu skaningowego. Wykazano, że w warunkach podwyższonej temperatury lepsze zabezpieczenie uzyskano po zastosowaniu związków litu. W warunkach zbliżonych do eksploatacyjnych zastosowanie 20-30% pucolany naturalnej skuteczniej hamowało ekspansję zapraw z kruszywem reaktywnym. Niezależnie od sposobu zabezpieczenia, w mikrostrukturze zapraw wykryto obecność produktów reakcji alkalia-krzemionka.

9

Influence of sodium and potassium formate on the ASR reactivity of granite aggregate

Antolik Aneta

Structure and Environment

|

2022

|

Vol. 14, no. 3

69--75

EN

Use of de-icing agents is necessary in winter to maintain appropriate quality of road and airport surfaces. Formate or acetate de-icing agents are safer for aircraft and the environment than the commonly used sodium chloride, but may cause an alkali-silica reaction in concrete. The study investigated the influence of sodium formate and potassium formate on the occurrence of ASR (alkali-silica reaction) in mortars with granite aggregate. Accelerated mortar-bar tests at 80°C using various de-icing agents were performed and detailed studies of the SEM-EDS microstructure were carried out.

PL

Stosowanie środków odladzających jest niezbędne do zimowego utrzymania odpowiedniej jakości betonowych nawierzchni drogowych i lotniskowych. Środki odladzające na bazie mrówczanów lub octanów są bezpieczniejsze zarówno dla środowiska, jak i statków powietrznych niż powszechnie stosowany chlorek sodu, jednak mogą wywoływać reakcję alkaliczno-krzemionkową kruszywa w betonie. W pracy analizowano wpływ mrówczanu sodu i mrówczanu potasu na potencjał wystąpienia ASR (alkali-silica reaction) w zaprawach z kruszywem granitowym. Przeprowadzono badania ekspansji w 80°C z zastosowaniem różnych środków odladzających oraz przeprowadzono szczegółowe badania mikrostruktury SEM-EDS.

10

Analysis of causes of damage to single-layer concrete highway pavement

Glinicki Michał A., Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria, Antolik Aneta, Dziedzic Kinga, Dąbrowski Mariusz, Bogusz Karolina, Lisowski Paweł

Roads and Bridges - Drogi i Mosty

|

2022

|

Vol. 21, no. 3

183--201

EN

Premature damage to the concrete pavement of a trunk road section after 15 years of its service life was noticed. The damage manifested itself in cracking along transverse joints and in the corners of slabs. Diagnostic investigations, covering a petrographic analysis of concrete and mineral aggregates by means of optical and scanning microscopy, an evaluation of the elastic properties, the degree of cracking and air-void parameters and an identification of the alkali-silica reaction products, were carried out on core samples. Multiple cracks in coarse quartzite aggregate particles and in cement matrix were found. A significant presence of microcrystalline and cryptocrystalline quartz in quartzite particles was detected. Typical alkali-silica reaction products were unambiguously identified. The considerable cracking and the substantial decrease in the modulus of elasticity were correlated with the presence of reactive quartz in the quartzite aggregate and the alkali-silica reaction was found to be the main cause of the damage. Additional damaging factors, such as heavy traffic loads and frost aggression, are discussed.

PL

Po 15 latach eksploatacji odcinka drogi ekspresowej zaobserwowano przedwczesne uszkodzenia nawierzchni betonowej objawiające się widocznymi spękaniami, głównie wzdłuż spoin poprzecznych oraz w narożach płyt. Na próbkach-odwiertach przeprowadzono badania diagnostyczne, obejmujące analizę petrograficzną betonu i kruszyw mineralnych przy użyciu mikroskopii optycznej i skaningowej, ocenę właściwości sprężystych, stopnia spękania i charakterystyki porów, a także identyfikację produktów reakcji alkalia-krzemionka. Stwierdzono liczne pęknięcia w ziarnach kruszywa grubego kwarcytowego oraz w matrycy cementowej. W ziarnach kwarcytu zidentyfikowano znaczącą obecność kwarcu mikrokrystalicznego i kryptokrystalicznego. Jednoznacznie zidentyfikowano produkty reakcji alkalia-krzemionka o typowym składzie. Znaczne spękanie i zmniejszenie modułu sprężystości skorelowano z obecnością reaktywnego kwarcu w kruszywie kwarcytowym, uznając reakcję alkalia-krzemionka za główną przyczynę uszkodzeń. Przedyskutowano możliwą rolę dodatkowych czynników destrukcyjnych, takich jak wpływ ruchu pojazdów ciężkich oraz agresji mrozu.

11

Ograniczenie korozji ASR w betonie za pomocą metakaolinu MK-40 i tradycyjnych dodatków mineralnych

Żebrowski Wojciech, Wolka Paweł, Zieliński Adam, Dąbrowski Mariusz

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 3

55--58

PL

Artykuł prezentuje badania związane z ograniczeniem korozji ASR w betonie, wywołanej przez reaktywne kruszywo drobne, za pomocą dodatków mineralnych. W tym celu użyto metakaolinu MK-40, popiołu lotnego oraz żużla wielkopiecowego. Badania wykonano zgodnie z krajowymi procedurami badawczymi GDDKiA bazującymi na zmodyfikowanych metodach ASTM oraz RILEM AAR. Pozwoliły one określić procentowe ograniczenie ekspansji w przypadku poszczególnych zapraw cementowych. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że możliwe jest ograniczenie ekspansji zaprawy z piaskami reaktywnymi przez zastosowanie wybranych dodatków mineralnych.

EN

Article presents research related to the reduction of ASR corrosion induced by reactive fine aggregate in concrete with the use of mineral additives. For this purpose, MK-40 metakaolin, fly ash and blast furnace slag were used. The tests were carried out according to the national GDDKiA test procedures based on the modified ASTM and RILEM AAR methods. Tests allowed to determine the percentage expansion limitation for individual cement mortars. Based on the test results, it is possible to limit the expansion of the mortar with reactive sands by using selected mineral additives.

12

Wpływ rodzaju kruszywa na opóźnione powstawanie ettringitu

Owsiak Zdzisława

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 2

144--151

PL

Przeprowadzone badania miały na celu oznaczenie wpływu rodzaju kruszywa na równoczesne występowanie reakcji wodorotlenków sodu i potasu z krzemionką w kruszywie i opóźnionego powstawania ettringitu. Stosowano piasek lub kruszywo wapienne oraz kruszywo zawierające 6% opalu, o uziarnieniu od 0,5 do 1,0 mm. Przygotowano zaprawy z tymi rodzajami kruszywa i z cementem portlandzkim, zawierającym 1,2% Na2Oe i 4,5% SO3, które dojrzewały w 90°C i w wodzie. Badania potwierdziły duży wpływ rodzaju kruszywa, na rozszerzalność spowodowaną opóźnionym powstawaniem ettringitu. Po tych warunkach dojrzewania kruszywo wapienne w znacznym stopniu zmniejszyło ekspansję zaprawy, spowodowaną opóźnionym powstawaniem ettringitu, natomiast miało znacznie mniejszy wpływ na ekspansję beleczek, spowodowaną przez reakcję wodorotlenku potasu z opalem. Obserwacje mikrostruktury zaprawy wykazały, że żel sodowo-potasowo-wapienny, a także ettringit otaczający ziarna kruszywa, są odpowiedzialne za ekspansję w przypadku piasku z dodatkiem opalu.

EN

The studies carried out aimed to define the influence of the aggregate type on the simultaneous occurrence of the alkali-silica reaction and delayed ettringite formation. In their composition, sand or calcium aggregate and aggregates containing 6% opal with graining of 0.5 to 1.0 mm, were used. Mortars from each type of aggregate and Portland cement containing 1.2% Na2Oe and 4.5% SO3 were prepared, and then cured in water at 90°C. Studies have shown a great influence of the type of aggregate on the expansion caused by the delayed ettringite formation. In this case, the calcium aggregate visibly reduces the expansion of a mortar caused by delayed ettringite formation, while it has a much smaller influence on the expansion of the bars, caused by the potassium reaction with opal. Microstructure observations have shown that sodium-potassium-calcium silicate gel and ettringite around the aggregate grains, are responsible for expansion in the case of sand with opal addition.

13

Stabilność objętościowa i właściwości sprężyste betonu w symulowanych warunkach oddziaływania eksploatacyjnego na nawierzchnie drogowe

Bogusz Karolina, Glinicki Michał A.

Cement Wapno Beton

|

2022

|

R. 27, nr 6

412--426

PL

Nawierzchnie dróg ekspresowych i autostrad są narażone na intensywne oddziaływania eksploatacyjne, w tym obciążenie przejazdami pojazdów ciężkich oraz oddziaływania środowiskowe cieplno-wilgotnościowe, wraz z agresją środków odladzających. Właściwy dobór kruszyw mineralnych i projektowanie składu betonu ma duże znaczenie dla trwałości nawierzchni betonowej. Przeprowadzono badania doświadczalne betonu w symulowanych warunkach oddziaływań eksploatacyjnych z udziałem zewnętrznego oddziaływania 3% roztworu chlorku sodu. Przedmiotem badań była ekspansja i właściwości sprężyste betonu napowietrzonego, wykonanego z dodatkiem kruszyw krzemionkowych ze skał zawierających umiarkowane ilości minerałów reaktywnych. Kategoria reaktywności kruszyw grubych była niepewna, a kruszywo drobne stanowił piasek kwarcowy, umiarkowanie reaktywny. W symulowanych warunkach oddziaływania eksploatacyjnego na nawierzchnie drogowe zanotowano znaczną ekspansję próbek betonu i wyraźny spadek modułu sprężystości sięgający 12,5%. Skłonność betonu do ekspansji wiązała się z zawartością produktów reakcji reaktywnej krzemionki w ziarnach kruszywa i wodorotlenków sodu i potasu w zaczynie cementowym [ASR], potwierdzoną obserwacjami mikroskopowymi. Zastąpienie cementu portlandzkiego cementem CEM II/A-V 42,5 N i cementem CEM II/B-S 42,5 N znacznie zmniejszyła ekspansję betonu i poprawiła trwałość właściwości sprężystych. W dwóch spośród dziewięciu mieszanek betonowych wybrana zawartość krzemionkowego popiołu lotnego i granulowanego żużla wielkopiecowego, odpowiednio 18% i 30%, okazała się dostateczna, aby przeciwdziałać szkodliwym efektom reakcji ASR, w warunkach zewnętrznego dostępu roztworu chlorku sodu. Stwierdzono praktyczną możliwość stosowania metody przewidywania trwałości betonu w sytuacji niepewnej reaktywności kruszywa z lokalnych zasobów naturalnych.

EN

Expressway and highway pavements are exposed to intensive impacts of exploitation, including heavy vehicle traffic and environmental factors such as temperature and moisture along with the aggression of de-icing agents. Proper selection of mineral aggregates and design of the concrete mixture composition are important for the durability of the concrete pavement. Experimental tests were conducted on concrete under simulated service exposure conditions with external exposure to a 3% sodium chloride solution. The subject of the research was the expansion and elastic properties of air-entrained concrete made with siliceous aggregates from rocks containing moderate amounts of reactive minerals. The category of reactivity of coarse aggregates was uncertain, and in the fine aggregate was moderately reactive quartz sand. Under simulated service exposure conditions on road pavements, the significant expansion of concrete specimens and a significant decrease in the resonance elastic modulus up to 12.5% were observed. The tendency of concrete to expand was related to the presence of reaction products of reactive silica in the aggregate grains with sodium and potassium hydroxides in the cement paste [ASR], confirmed by microscopic observations. Replacement of Portland cement with CEM II/A-V 42.5 N cement and CEM II/B-S 42.5 N cement significantly reduced concrete expansion and improved the stability of elastic properties. In two of the nine concrete mixtures, the selected content of siliceous fly ash and granulated blast furnace slag, 18% and 30%, respectively, turned out to be sufficient to counteract the deleterious effects of the ASR under conditions of external contact with sodium chloride solution. A practical method for predicting the durability of concrete in the conditions in which the reactivity category of the aggregate from local natural resources is uncertain was established.

14

Wpływ rozszerzalności powodowanej reakcją kruszywa z wodorotlenkami sodu i potasu na właściwości mechaniczne betonu

Hafci Alkan, Turanli Lutfullah, Bektas Fatih

Cement Wapno Beton

|

2021

|

R. 26, nr 1

12--23

PL

W przeprowadzonych doświadczeniach zbadano wpływ reakcji wodorotlenków sodu i potasu z krzemionką na mechaniczne właściwości betonu, a mianowicie wytrzymałość na ściskanie i zginanie, na rozłupywanie przy rozciąganiu, moduł elastyczności oraz wytrzymałość, badaną metodą „pull-out”. Uwzględniono także wpływ geometrii próbek na rozszerzalność związaną z tą reakcją kruszywa. Uzyskane wyniki potwierdziły, że ta rozszerzalność przekraczająca 0,04% powoduje znaczne pogorszenie właściwości mechanicznych betonu, jednak z różną prędkością. Ponadto te doświadczenia wykazały, że geometria próbek ma znaczny wpływ na szybkość tej reakcji.

EN

In this experimental study the effect of alkali silica reaction [ASR] on the mechanical properties of concrete namely compressive strength, flexural strength, splitting tensile strength, modulus of elasticity and pull-out strength is presented. The effect of the specimens’ geometry on ASR expansion has also been studied. The results confirm that ASR expansion of over 0.04% causes significant losses in the mechanical properties of concrete, albeit at differing rates. Moreover, this study proves that the specimen geometry has an important role on ASR expansion rate.

15

O degradacji zapraw cementowych z kruszywem ze szkła odpadowego

Czapik Przemysław, Boroń Michał, Kuza Dominik

Inżynieria i Budownictwo

|

2020

|

R. 76, nr 7

338--340

PL

Przedstawiono wyniki badań reakcji alkalia - krzemionka (ASR) w zaprawie, w której jako kruszywo zastosowano kolorową stłuczkę szklaną. Wykonano badanie ekspansji metodą przyspieszoną według ASTM C 1260. Prowadzono je do zniszczenia badanych próbek. Porównano mikrostrukturę zaprawy zniszczonej i zaprawy, na której badania prowadzono przez 14 dni, co pozwoliło na lepsze poznanie mechanizmu degradacji badanej zaprawy.

EN

The paper presents the study of alkali-silica reaction (ASR) in mortar containing colored waste glass used as an aggregate. The expansion was measured using the ASTM C 1260 accelerated test procedure until the disintegration of the specimens. The microstructures of damaged mortar were compared with the microstructures of mortar tested by only by standard 14-days. This allowed for better understanding of the degradation mechanism of mortar with waste glass.

16

Application of acoustic emission to monitoring the course of the alkali-silica reaction

Świt G., Zapała-Sławeta J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2020

|

Vol. 68, nr 1

169--178

EN

The study presented research on the possibility of using acoustic emission to detect and analyze the development of the alkali-silica reaction (ASR) in cement mortars. The experiment was conducted under laboratory conditions using mortars with reactive opal aggregate, accelerating the reaction by ensuring high humidity and temperature, in accordance with ASTM C227. The progress of corrosion processes was monitored continuously for 14 days. The tests were complemented with measurements of the expansion of the mortars and observations of microstructures under a scanning electron microscope. The high sensitivity of the acoustic emission method applied to material fracture caused by ASR enabled the detection of corrosion processes already on the first day of the test, much sooner than the first recorded changes in linear elongation of the specimens. Characteristic signal descriptors were analyzed to determine the progress of corrosion processes and indicate the source of the cracks. Analysis of recorded 13 AE parameters (counts total, counts to peak, duration, rise time, energy, signal strength, amplitude, RMS, ASL, relative energy, average frequency, initial frequency and reverberation frequency) indicates that the number of counts, signal strength and average frequency provide most information about the deleterious processes that occur in the reactive aggregate mortars. The values of RA (rise time/amplitude) and AF (average frequency) enabled the classification of detected signals as indicating tensile or shear cracks. The acoustic emission method was found suitable for monitoring the course of alkali-aggregate reaction effects.

17

Wpływ soli litu na reakcję krzemionki ze związkami sodu w zaprawach z cementu glinowego poddanych korozji w roztworach środków odladzających

Kotwica Łukasz, Florek Katarzyna

Cement Wapno Beton

|

2019

|

R. 24/86, nr 1

56--67

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu dodatku azotanu oraz węglanu litu na reakcję krzemionki ze związkami sodu w zaprawach z cementu glinowego, poddanych działaniu soli odladzających. Zaprawy z dodatkiem szkła kwarcowego, jako kruszywa reaktywnego poddawane były działaniu 4,5 molowych roztworów octanu, chlorku, wodorotlenku sodu według zmodyfikowanej metody ASTM C1260. We wszystkich przypadkach zaprawy wykazywały ekspansję największą dla próbek przechowywanych w roztworze octanu, najmniejszą zaś w przypadku próbek przechowywanych w wodorotlenku. Dodatek 1% węglanu litu w stosunku do masy cementu nieznacznie zmniejsza ekspansję zapraw w obu tych roztworach, natomiast dodatek 1,86% i 3,73% azotanu litu zwiększa tę ekspansję. Dodatek 1,86% azotanu litu zmniejsza ekspansję zaprawy przechowywanej w roztworze wodorotlenku sodu, a dodatek 3,73% azotanu litu zwiększa ekspansję tej zaprawy. W pracy opisano również wpływ związków litu na zmiany mikrostruktury zapraw.

EN

Paper presents the results of research on the effect of the lithium nitrate and carbonate addition on the alkali - silica reaction in calcium aluminate cement mortars, subjected to the a deicing salts attack. Mortars with the addition of quartz glass as the reactive aggregate were immersed in 4.5 molar sodium acetate, chloride and hydroxide solutions according to the modified ASTM C1260 method. In all cases, the mortars exhibited expansion, the highest for samples immersed in the acetate solution, and the lowest in the hydroxide solution. The addition of 1% of lithium carbonate in respect to the cement mass slightly reduces the expansion of mortars immersed in sodium acetate and hydroxide solutions. The addition of 1.86% and 3.73% of lithium nitrate increases the expansion of mortars immersed in both solutions. The addition of 1.86% lithium nitrate reduces the expansion of the mortar stored in sodium hydroxide solution, while 3.73% of this addition increases the expansion of this mortar. Changes in the microstructure were also presented.

18

The evaluation of the effect of chalcedony dust on the reaction of alkalis with reactive aggregate in cement mortars

Owsiak Z., Mazur A., Zapała-Sławeta J.

Structure and Environment

|

2018

|

Vol. 10, no. 1

19--27

EN

Chalcedony dust can be used as a mineral additive in cements and concretes. This material can act as a pozzolan and prevent the expansion caused by the alkali-silica reaction. The paper presents the examination of cement mortars with reactive opal aggregate and various quantities of chalcedony dust conducted using a long-term method as set out in the ASTM C227. A petrographic analysis as well as tests of potential reactivity of opal aggregate were carried out by chemical method as specified in the ASTM C289. The microstructure of cement mortars with chalcedony dust and opal was also examined. The tests showed a positive effect of the chalcedony dust additive on the reduction of the expansion caused by the alkali-silica reaction compared to the mortars without the additive. The addition of 20% of chalcedony dust to cement mortars lowers the expansion to a safe level that does not exceed 0.1% after 360 days (as set out in the ASTM C227).

PL

Mączka chalcedonitowa może być wykorzystywana jako dodatek mineralny do cementów oraz betonów. Surowiec ten może działać jak pucolana i zapobiegać ekspansji wywołanej reakcją alkalia-krzemionka. W referacie przedstawiono badania zapraw cementowych z reaktywnym kruszywem opalowym oraz różną ilością dodatku mączki chalcedonitowej metodą długoterminową wg ASTM C227. Wykonano analizę petrograficzną oraz badania potencjalnej reaktywności kruszywa opalowego metodą chemiczną zawartą w normie ASTM C289. Przeprowadzono również badania mikrostruktury zapraw cementowych z mączką chalcedonitową i opalem. Badania wykazały pozytywny wpływ dodatku mączki chalcedonitowej na ograniczenie ekspansji wywołanej reakcją alkalia-krzemionka w stosunku do zapraw bez tego dodatku. Dodatek mączki chalcedonitowej do zapraw cementowych w ilości 20% obniża ekspansję do bezpiecznego poziomu, nieprzekraczającego po 360 dniach 0,1% (według normy ASTM C227).

19

Ocena deformacji kwarcu w wybranych surowcach skalnych stosowanych do produkcji kruszyw łamanych do betonu w Polsce

Pabiś-Mazgaj Ewelina

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2018

|

R. 11, nr 34

62--75

PL

Celem pracy było określenie stopnia deformacji kwarcu w wybranych surowcach skalnych stosowanych w produkcji kruszyw łamanych do betonu w Polsce. Kwarc o zdeformowanej strukturze, czyli kwarc w stanie naprężeń, zaliczany jest do składników mogących powodować szkodliwą reakcję alkalia–krzemionka (Alkali-Silica-Reaction – ASR) w betonie [3]. Ocena podatności na reakcję ASR odgrywa ważną rolę w wyborze kruszywa do betonu. W pracy do oceny stopnia deformacji struktury kwarcu wykorzystano analizę mikroskopową w świetle przechodzącym. Analizie poddano próbki surowców skalnych stosowanych do produkcji kruszyw łamanych do betonu z 5 zakładów eksploatacyjnych. W przypadku jednej próbki przeprowadzono obrazowanie transmisyjne (TEM). Obserwacje w mikroobszarach umożliwiły identyfikację anomalii optycznych oraz mikrostruktur kwarcu, charakterystycznych dla różnych stopni jego deformacji określonych według klasyfikacji zawartej w publikacji Tiechera i współautorów [5]. Wyniki badań wykazały, że w każdej z badanych próbek, poza próbką K1, identyfikowany był kwarc o różnych stopniach deformacji. Udział kwarcu wykazującego cechy odpowiadające poszczególnym stopniom deformacji struktury był różny w poszczególnych surowcach skalnych, co może mieć wpływ na kształtowanie ich podatności na reakcję alkalia–krzemionka.

EN

The aim of the research was to determine the deformation degree in quartz from particular rocks, which are being applied as crushed aggregates for concrete in Poland. Quartz with deformed structure, that is strained quartz, is determined as constituent which can cause nocuous alkali-silica reaction (ASR) in concrete [3]. Assessment of the susceptibility to alkali-silica reaction of quartz is crucial in the selection of the aggregates for concrete. In order to assess the deformation degree in quartz the optical microscopic analysis in transmitted light was conducted. The study involved the rock samples for crushed aggregate for concrete from 5 different quarries. In case of the one of the samples, the TEM analysis was applied. Examination under the microscope was applied to identify optical anomaly and microstructures related to particular deformation degrees of quartz determined according to the classification contained in the article by Tiecher et al. [4]. The results have indicated that in every sample, except for the K1 sample, the quartz crystals with different deformation degrees were identified. Quantity of the quartz grains featuring different degree of deformation varies in particular samples. That can affect their susceptibility to alkali-silica reaction.

20

Posadzki przemysłowe a reaktywność alkaliczna kruszyw

Babińska J.

Materiały Budowlane

|

2018

|

nr 9

8--11

PL

Przy projektowaniu posadzek przemysłowych utwardzanych powierzchniowo nie można lekceważyć reaktywności alkalicznej skutkującej w polskich warunkach powstaniem odprysków. Aby jej uniknąć, należy kierować się zasadami zawartymi w raporcie AAR-7.1 oraz AAR 7.2, powstałymi w ramach europejskiego programu Partner. Zgodnie z nimi w obiektach wysokiego ryzyka S3 wymagane jest stosowanie przynajmniej jednego środka zapobiegającego reakcji alkalia-krzemionka. Ze względu na charakter niektórych polskich kruszyw, które szybko reagują, gdy młody beton jest jeszcze w pełni nasycony wodą, kategorię środowiska, w którym funkcjonuje posadzka, warto jest przyjmować jako E2 – nasycone wodą. Taki układ (obiekt wysokiego ryzyka i środowisko nasycone wodą) wymusza stosowanie jednocześnie dwóch środków zapobiegania reakcji alkalia-krzemionka. Dopiero takie postępowanie daje dużą pewność, że posadzka zostanie ochroniona przed punktowymi uszkodzeniami spowodowanymi reaktywnością alkaliczną.

EN

Industrial concrete floors are often very important parts of the building and alkali - aggregates reactions can't be disregard. At most cases effects of this reactions are observed as spallings at surface of the floor. To minimise this risk it is important to follow the rules that are described AAR-7.1 and AAR-7.2 Report created by european Partner program. According to those rules in objects with high level of risk – S3 it is obligatory to follow at list one of the mentioned rules. Becouse some of the aggregates from Poland reacts rapidly with alkalies from cement in young concrete which is saturated with water it is important to clasify this type of environment as E2 – saturated with water. When we have such combination S3 + E2 (objects with high level of risk and saturated with water) we have to use two methods simultanously to prevent alkali-silicate reaction and to be sure that the sufrace of floor will be free of spallings form the alkali-silicate reaction.