Scandinavian pebbles as material for the production of crushed aggregates – petrographic identification of potentially alkali-reactive minerals

• Autorzy: Dubiniewicz Andrzej K.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.024.020

Warianty tytułu

PL

Otoczaki skandynawskie jako materiał do produkcji kruszyw łamanych – petrograficzna identyfikacja minerałów potencjalnie reaktywnych alkalicznie

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents the results of detailed petrographic studies of 15 rock fragments, selected from 102 Scandinavian pebbles collected from the last glacial sediments in a gravel pit in north-western Poland and post-glacial crushed aggregate from north-eastern Germany. The aim of the study was to identify the presence of potentially reactive forms of silica and rock fragments prone to ASR (Alkali-Silica Reaction). During field work, it was observed that crystalline rocks dominated over sedimentary rocks in the rocky material. Post-glacial crushed aggregate consisted mainly of grains of various varieties of granites, limestones, gneisses, and sandstones, with a share of 30.8%, 20.6%, 15.6%, and 15.0% by mass, respectively; the share of grains of sedimentary and igneous rocks was similar, while the share of grains of metamorphic rocks was lower. This aggregate also contained reactive chert and flint fragments, which constituted slightly over 1% of its mass. Two forms of alkali-reactive silica were found in the analyzed pebbles – strained quartz and microcrystalline quartz. The former was present in all plutonic, metamorphic, and sedimentary rocks in varying proportions, from 7.7% to 96.4% by volume, while the latter was the cement in sandstones. Apart from those forms, myrmekite was found in uneven crystalline granites with white-cream and light pink feldspars, whereas fine crystalline quartz-feldspar mass was found in porphyries. Only black fine crystalline diabase did not contain these types of constituents.

PL

Artykuł przedstawia wyniki szczegółowych badań petrograficznych 15 skał, wybranych spośród 102 otoczaków skandynawskich, pobranych z osadów ostatniego zlodowacenia w żwirowni w północno-zachodniej Polsce, a także grysu polodowcowego z północno-wschodnich Niemiec. Miały one na celu identyfikację w materiale polodowcowym obecności potencjalnie reaktywnych form krzemionki i okruchów skał w kontekście ASR (Alkali-Silica Reaction). W trakcie prac terenowych ustalono, że w materiale skalnym złożonym z otoczaków skały krystaliczne dominowały nad skałami osadowymi. Grys polodowcowy składał się głównie z ziaren różnych odmian granitów, wapieni, gnejsów i piaskowców, odpowiednio w udziale 30,8%, 20,6%, 15,6% i 15,0% masy, przy czym udział ziaren skał osadowych oraz magmowych był zbliżony i był większy niż udział ziaren skał metamorficznych. Obecne były także okruchy reaktywnych czertów i krzemieni, które stanowiły nieco ponad 1% masy tego kruszywa. W analizowanych otoczakach stwierdzono występowanie dwóch form reaktywnej krzemionki – kwarcu w stanie naprężenia i kwarcu mikrokrystalicznego. Ten pierwszy obecny był we wszystkich skałach magmowych głębinowych, metamorficznych i osadowych w zróżnicowanym udziale, od 7,7% do 96,4% objętości, z kolei ten drugi stanowił spoiwo w piaskowcach. Poza nimi, w granitach nierównokrystalicznych z białokremowymi oraz jasnoróżowymi skaleniami znajdowały się przerosty myrmekitowe, a w porfirach drobnokrystaliczna masa kwarcowo-skaleniowa. Tylko diabaz drobnokrystaliczny czarny nie zawierał tego typu składników.

Słowa kluczowe

EN

petrographic studies; post-glacial crushed aggregate; silica; Scandinavian pebbles; alkali reactivity

PL

badania petrograficzne; grys polodowcowy; krzemionka; otoczaki skandynawskie; reaktywność alkaliczna

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 23, no. 4
• Strony: 419--436
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dubiniewicz Andrzej K.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Nauk o Ziemi i Gospodarki Przestrzennej, ul. Lwowska 1, 87-100 Toruń Polska

• https://orcid.org/0000-0002-7976-1675

Bibliografia

• 1. Stanton T.E.: Expansion of concrete through reaction between cement and aggregate. Proceedings of the American Society of Civil Engineers, 66, 10, 1940, 1781-1811
• 2. Glinicki M.A.: Problem reaktywności kruszywa – cz. 1 rozpoznanie. Budownictwo, Technologie, Architektura, 1, 2019, 58-60
• 3. Jackiewicz-Rek W.: Reaktywność alkaliczna kruszywa. Materiały Budowlane, 11, 2015, 196-198
• 4. Fernandes I., dos Anjos Ribeiro M., Broekmans M.A.T.M., Sims I. (eds.): Petrographic atlas: Characterisation of Aggregates Regarding Potential Reactivity to Alkalis: RILEM TC 219-ACS recommended guidance AAR-1.2, for use with the RILEM AAR-1.1 Petrographic Examination Method. Springer, Dordrecht, 2016
• 5. Grattan-Bellew P.E.: Microcrystalline quartz, undulatory extinction and the alkali-silica reaction. In: Poole A.B. (ed.): Proceedings of the 9th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete (ICAAR), London, 1992, 383-394
• 6. Garbacik A., Glinicki M.A., Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Adamski G., Gibas K.: Wytyczne techniczne klasyfikacji kruszyw krajowych i zapobiegania reakcji alkalicznej w betonie stosowanym w nawierzchniach dróg i drogowych obiektach inżynierskich. Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, Generalnej Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, 2019
• 7. National Ready Mixed Concrete Association: Guide Specifications for Concrete Subject to Alkali-Silica Reactions. 1993
• 8. Ali A., Sajid M., Ali L., Usman M.: Petrographic study of coarse aggregate to evaluate their susceptibility to Alkali Silica Reactivity in different rocks of District Shangla, Swat, Pakistan. Journal of Himalayan Earth Science, 47, 2, 2014, 125-139
• 9. Sims I., Nixon P.: RILEM Recommended Test Method AAR-0: Detection of Alkali-Reactivity Potential in Concrete – Outline guide to the use of RILEM methods in assessments of aggregates for potential alkali-reactivity. Materials and Structures, 36, 7, 2003, 472-479
• 10. Thomas M.D.A., Fournier B., Folliard K.J., Resendez Y.A.: Alkali-Silica Reactivity Field Identification Handbook. Report No. FHWA-HIF-12-022, Federal Highway Administration, Washington, 2011
• 11. Antolik A., Jóźwiak-Niedźwiedzka D.: ASR induced by chloride-and formate-based deicers in concrete with non-reactive aggregates. Construction and Building Materials, 400, 2023, ID article: 132811, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.132811
• 12. Ratajczak T., Hycnar E., Jończyk W.: Złoża antropogeniczne a wartość surowcowa zgromadzonych kopalin na przykładzie KWB „Bełchatów” SA. Górnictwo i Geoinżynieria, 33, 2, 2009, 383-390
• 13. Pyy H., Holt E., Ferreira M.: An Initial Survey on the Occurrence of Alkali Aggregate Reaction in Finland. Customer Report VTT-CR-00554-12, VTT Technical Research Centre of Finland, 2012
• 14. Holt E., Ferreira M.: Addressing ASR in concrete construction in Finland. Nordic – Baltic Mini Seminar, Alkali Aggregate Reactions in Concrete (AAR), Riga, 2013
• 15. Lagerblad B., Trägårdh J.: Slowly reacting aggregates in Sweden – mechanism and conditions for reactivity in concrete. In: Poole A.B. (ed.): Proceedings of the 9th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete (ICAAR), London, 1992, 570-578
• 16. Jensen V., Merz C.: Alkali-aggregate reaction in Norway and Switzerland-survey investigations and structural damage. In: Broekmans M.A.T.M., Wigum B.J. (eds.): Proceedings of the 13th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete (ICAAR), Trondheim, 2008, 785-795
• 17. Wyszomirski P., Szydłak T., Pichniarczyk P.: Charakterystyka surowcowa wybranych kruszyw mineralnych NE Polski w aspekcie trwałości betonów. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energii PAN, 96, 2016, 363-378
• 18. Gibas K., Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Glinicki M.A.: Petrograficzna identyfikacja kruszyw podatnych na wystąpienie reakcji alkalicznej w betonie. Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, 10, 30, 2017, 68-78
• 19. Naziemiec Z., Pabiś-Mazgaj E.: Preliminary evaluation of the alkali reactivity of crushed aggregates from glacial deposits in Northern Poland. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 16, 3, 2017, 203-222, DOI: 10.7409/rabdim.017.014
• 20. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Gibas K., Glinicki M.A.: Petrographic identification of reactive minerals in domestic aggregates and their classification according to RILEM and ASTM recommendations. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 16, 3, 2017, 223-239, DOI: 10.7409/rabdim.017.015
• 21. Pabiś-Mazgaj E., Naziemiec Z., Mierzejewska-Kmieć A.: Ocena możliwości wystąpienia minerałów potencjalnie reaktywnych alkalicznie w kruszywie polodowcowym. Kruszywa Mineralne, t. 2. Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2018, 161-172
• 22. Dubiniewicz A.K.: Petrographic assessment of the occurrence of potentially alkali-reactive silica in post-glacial gravels of North-Western Poland and North-Eastern Germany. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 22, 3, 2023, 259-273, DOI: 10.7409/rabdim.023.013
• 23. Dolar-Mantuani L.M.M.: Undulatory extinction in quartz used for identifying potentially alkali-reactive rocks. In: Oberholster R.E. (ed.): Proceedings of the 5th International Conference on Alkali-Aggregate Reactions in Concrete, Cape Town, 1981
• 24. Schulz W.: Zur Bedeutung der Korngröße bei Geschiebezählungen. Der Geschiebesammler, 29, 3, 1996, 91-102
• 25. Jurys L.: Otoczaki i głazy narzutowe - kopaliną towarzyszącą bez złóż? Górnictwo Odkrywkowe, 45, 6, 2003, 73-76
• 26. Jensen V.: Alkali Aggregate Reactions in Southern Norway. Doctor Technical Thesis, The Norwegian Institute of Technology, University of Trondheim, 1993
• 27. Lagerblad B., Trägårdh J.: Alkalisilikareaktioner i svensk betong. CBI rapport 4:92, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockholm, 1992
• 28. Buck A.D.: Alkali reactivity of strained quartz as a constituent of concrete aggregate. Cement, Concrete, and Aggregates, 5, 2, 1983, 131-133
• 29. Antolik A., Jóźwiak-Niedźwiedzka D.: Assessment of the alkali-silica reactivity potential in granitic rocks. Construction and Building materials, 295, 2021, ID article: 123690, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123690
• 30. Ratnam M.: Monograph on Alkali Aggregate Reaction, Central Soil & Materials Research Station, New Delhi, 2008
• 31. Rogers C.: Petrographic Examination of Aggregate and Concrete in Ontario. In: Erlin B., Stark D. (eds.): Petrography Applied to Concrete and Concrete Aggregates. ASTM International, STP1061-EB, West Conshohocken, 1990, 5-31
• 32. Wakizaka Y.: Alkali-silica reactivity of Japanese rocks. Developments in geotechnical engineering, 84, 2000, 293-303, DOI: 10.1016/S0165-1250(00)80024-3
• 33. Marfil S.A., Maiza P.J.: Assessment of the potential alkali reactivity of rhyolitic rocks from Argentina. IAEG2006 paper number 769, The 10th IAEG International Congress, Nottingham, 2006
• 34. Sims I., Nixon P.: RILEM Recommended Test Method AAR-1: Detection of potential alkali-reactivity of aggregates – Petrographic method. Materials and Structures, 36, 7, 2003, 480-496
• 35. Roberts D.: The Scandinavian Caledonides: event chronology, palaeogeographic settings and likely modern analogues. Tectonophysics, 365, 1-4, 2003, 283-299, DOI: 10.1016/S0040-1951(03)00026-X
• 36. Velasco-Torres A., Alaejos P., Soriano J.: Comparative study of the alkali-silica reaction (ASR) in granitic aggregates. Estudios Geológicos, 66, 1, 2010, 105-114, DOI: 10.3989/egeol.40133.091
• 37. Deer W.A., Howie R.A., Zussman J.: An introduction to the rock-forming minerals. Mineralogical Society of Great Britain and Ireland, 2013, DOI: 10.1180/DHZ