Potential alkaline reactivity of sands from domestic deposits

• Autorzy: Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria , Antolik Aneta , Dziedzic Kinga , Lisowski Paweł

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.022.015

Warianty tytułu

PL

Potencjalna reaktywność alkaliczna piasku z krajowych złóż

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Sand used as fine aggregate in concrete may, under unfavorable environmental conditions, cause alkali-silica reaction and the consequent deterioration of durability and functional properties of concrete. The aim of this work is to compare alkali-silica reactivity of 18 natural sands of various origin. The potential reactivity of sands was tested according to the procedures PB/1/18 and PB/3/18 established in the Technical Guidelines issued by the General Directorate for National Roads and Motorways. Mineral composition of aggregate was analyzed in order to identify reactive minerals. Mortar bar expansion tests and microscopic analyses of the products of alkali-silica reaction were performed. The research indicated that 6 (33%) out of 18 tested aggregates should be classified as “moderately reactive” and 12 (67%) aggregates should be classified as “non-reactive”. It was demonstrated that the origin of sand affects its susceptibility to alkali-silica reaction.

PL

Piasek stosowany jako kruszywo drobne w betonie w niekorzystnych warunkach środowiska może spowodować reakcję alkaliczno-krzemionkową, a w konsekwencji – pogorszenie właściwości użytkowych i trwałości betonu. Celem pracy jest porównanie reaktywności alkaliczno-krzemionkowej 18 piasków naturalnych o różnym pochodzeniu. Wykonano badania potencjalnej reaktywności piasku zgodnie z procedurami PB/1/18 i PB/3/18 przedstawionymi w Wytycznych Technicznych GDDKiA. Przeprowadzono analizę składu mineralnego kruszywa pod kątem zawartości reaktywnych minerałów, badanie wydłużenia próbek zapraw oraz analizę mikroskopową produktów reakcji alkalia-krzemionka. W toku badań dowiedziono, że 6 kruszyw (33%) spośród 18 przebadanych należy zaklasyfikować do kategorii „umiarkowanie reaktywne”, natomiast 12 kruszyw (67%) należy przypisać do kategorii „niereaktywne”. Wykazano wpływ pochodzenia piasku na jego podatność na wystąpienie reakcji alkalicznej.

Słowa kluczowe

EN

alkali silica gel; expansion; fine aggregate; reactive minerals; sand

PL

alkaliczny żel krzemionkowy; ekspansja; kruszywo drobne; minerały reaktywne; piasek

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 21, no. 3
• Strony: 253--271
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jóźwiak-Niedźwiedzka Daria

• Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences, 5B Pawińskiego St., 02-106 Warsaw

autor

Antolik Aneta

• Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences, 5B Pawińskiego St., 02-106 Warsaw

autor

Dziedzic Kinga

• Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences, 5B Pawińskiego St., 02-106 Warsaw

autor

Lisowski Paweł

• Institute of Fundamental Technological Research Polish Academy of Sciences, 5B Pawińskiego St., 02-106 Warsaw

Bibliografia

• 1. Broekmans M.A.T.M., Deleterious reactions of aggregate with alkalis in concrete. Reviews in Mineralogy & Geochemistry, 74, 1, 2012, 279-364, DOI: 10.2138/rmg.2012.74.7
• 2. Mielich O.: Alkali-silica reaction (ASR) on German motorways: an overview. Otto-Graf-Journal, 18, 2019, 197-208
• 3. Gibas K., Glinicki M.A., Dąbrowski M., Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Antolik A., Dziedzic K.: ASR performance testing of air entrained concrete exposed to external alkalis. International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS2019) – Novel Methods for Characterization of Materials and Structures, Rovinj, Proceedings PRO 128-5, RILEM Publications, 2019, 59-66
• 4. Gautam B.P., Panesar D.K., Sheikh S.A., Vecchio F.J.: Effect of coarse aggregate grading on the ASR expansion and damage of concrete. Cement and Concrete Research, 95, 2017, 75-83, DOI: 10.1016/j.cemconres.2017.02.022
• 5. Pan J., Wang W., Wang J., Bai Y., Wang J.: Influence of coarse aggregate size on deterioration of concrete affected by alkali-aggregate reaction. Construction and Building Materials, 329, 2022, 127228, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127228
• 6. Venyite P., Nemaleu J.G.D., Kaze R.C., Tchamba A.B., Kamseu E., Melo U.C., Leonelli C.: Alkali-silica reactions in granite-based aggregates: The role of biotite and pyrite. Construction and Building Materials, 320, 2022, 126259, DOI; 10.1016/j.conbuildmat.2021.126259
• 7. Antolik A., Jóźwiak-Niedźwiedzka D.: Assessment of the alkali-silica reactivity potential in granitic rocks. Construction and Building Materials, 295, 2021, 123690, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.123690
• 8. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Gibas K., Glinicki M.A.: Rozpoznanie petrograficzne minerałów reaktywnych w kruszywach krajowych i ich klasyfikacja zgodnie z zasadami RILEM i ASTM. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 16, 3, 2017, 223-239, DOI: 10.7409/rabdim.017.015
• 9. Góralczyk S., Filipczyk M.: Aktualne badania reaktywności alkalicznej polskich kruszyw – część II, w: Glapa W. (ed.) Kruszywa Mineralne, t. 2, Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2018, 37-48
• 10. Owsiak Z., Zapała J., Czapik P.: Sources of the gravel aggregate reaction with alkalis in concrete. Cement Wapno Beton, 17, 3, 2012, 149-154
• 11. Trottier C., Ziapour R., Zahedi A., Sanchez L., Locati F.: Microscopic characterization of alkali-silica reaction (ASR) affected recycled concrete mixtures induced by reactive coarse and fine aggregates. Cement and Concrete Research, 144, 2021, 106426, DOI: 10.1016/j.cemconres.2021.106426
• 12. Zahedi A., Trottier C., Sanchez L.F.M., Noël M.: Condition assessment of alkali-silica reaction affected concrete under various confinement conditions incorporating fine and coarse reactive aggregates. Cement and Concrete Research, 153, 2022, 106694, DOI: 10.1016/j.cemconres.2021.106694
• 13. Na O., Xi Y., Ou E., Saouma V.: The Effects of alkali-silica reaction on mechanical properties of concretes with three different types of reactive aggregates. Structural Concrete, 17, 1, 2015, 74-83, DOI: 10.1002/suco.201400062
• 14. Sanchez L.F.M., Fournier B., Jolin M., Mitchell D., Bastien J.: Overall assessment of Alkali-Aggregate Reaction (AAR) in concretes presenting different strengths and incorporating a wide range of reactive aggregate types and natures. Cement and Concrete Research, 93, 2017, 17-31, DOI: 10.1016/j.cemconres.2016.12.001
• 15. Naziemiec Z.: Reaktywność alkaliczno-krzemionkowa wybranych krajowych kruszyw drobnych. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 17, 4, 2018, 271-283, DOI: 10.7409/rabdim.018.017
• 16. https://www.pgi.gov.pl/psg-1/psg-2/informacja-i-szkolenia/wiadomosci-surowcowe/10844-kruszywa-naturalne-definicja-i-pochodzenie.html
• 17. Kozioł W., Machniak Ł., Borcz A., Baic I.: Górnictwo kruszyw w Polsce – szanse i zagrożenia. Inżynieria Mineralna, 17, 2 (38), 2016, 175-182
• 18. Piotrowska A.: Złoża naturalnych piasków i żwirów: Zasoby, wydobycie, obrót międzynarodowy. Surowce i maszyny budowlane, 4, 2009, 8-12
• 19. Procedura Badawcza GDDKiA PB/1/18, Instrukcja badania reaktywności kruszyw metodą przyśpieszoną w 1 M roztworze NaOH w temperaturze 80°C, Załącznik nr 1 do Wytycznych technicznych klasyfikacji kruszyw krajowych i zapobiegania reakcji alkalicznej w betonie stosowanym w nawierzchniach dróg i drogowych obiektach inżynierskich, 2019, https://www.gov.pl/attachment/7fac7c30-a800-45a3-8053-a06ebd6361f2
• 20. Procedura Badawcza GDDKiA PB/3/18, Zalecenia dotyczące analizy petrograficznej kruszywa, Załącznik nr 3 do Wytycznych technicznych klasyfikacji kruszyw krajowych i zapobiegania reakcji alkalicznej w betonie stosowanym w nawierzchniach dróg i drogowych obiektach inżynierskich, 2019, https://www.gov.pl/attachment/bf3d3b0a-5a79-4903-8e30-803629296f95
• 21. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Glinicki M.A., Gibas K., Baran T.: Alkali-silica reactivity of high density aggregates for radiation shielding concrete. Materials, 11, 11, 2018, 2284, DOI: 10.3390/ma11112284
• 22. CSA A23.2-25A-14: Test method for detection of alkali–silica reactive aggregate by accelerated expansion of mortar bars, Canadian Standards Association, Mississauga, 2014
• 23. Test Method T363: Accelerated mortar bar test for the assessment of alkali-reactivity of aggregate, Roads and Maritime Services, NSW Government, RMS/Pub 12.033, 2012, https://roads-waterways.transport.nsw.gov.au/business-industry/partners-suppliers/documents/test-methods/t363.pdf
• 24. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Antolik A., Dziedzic K., Glinicki M.A., Gibas K.: Weryfikacja odporności wybranych kruszyw ze skał magmowych na reakcję z alkaliami. Roads and Bridges – Drogi i Mosty, 18, 1, 2019, 67-83, DOI: 10.7409/rabdim.019.005
• 25. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Antolik A., Dziedzic K., Gméling K., Bogusz K.: Laboratory investigations on fine aggregates used for concrete pavements due to the risk of ASR. Road Materials and Pavement Design, 22, 12, 2021, 2883-2895, DOI: 10.1080/14680629.2020.1796767
• 26. 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. Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych oraz Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Kraków-Warszawa, 2019, https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw
• 27. Szuflicki M., Malon A., Tymiński M (eds.).: Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2020 r., Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, 2021
• 28. Lukschová Š., Přikryl R., Pertold Z.: Evaluation of the alkali–silica reactivity potential of sands. Magazine of Concrete Research, 61, 8, 2009, 645-654, DOI: 10.1680/macr.2008.61.8.645
• 29. Hasdemir S., Tuğrul A., Yilmaz M.: Evaluation of alkali reactivity of natural sands. Construction and Building Materials, 29, 2012, 378-385, DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2011.10.029
• 30. Vayghan A.G., Farshad Rajabipour F., Arndt C.: The influence of ASR gels composition on their swelling properties. 15th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction, Sao Paulo, 2016
• 31. Thomas M.: The role of calcium hydroxide in alkali recycling in concrete, calcium hydroxide in concrete. In: Skalny J., Gebauer J., Odler I. (eds.): Materials science of concrete. Special volume: Calcium hydroxide in concrete, American Ceramic Society, Westerville, 2001, 225-236
• 32. Borchers I.: Recommendation of RILEM TC 258-AAA: RILEM AAR-12: determination of binder combinations for non-reactive mix design or the resistance to alkali-silica reaction of concrete mixes using concrete prisms − 60 °C test method with alkali supply. Materials and Structures, 54, 6, 202, 2021, DOI: 10.1617/s11527-021-01681-2
• 33. Owsiak Z.: Korozja wewnętrzna betonu. Monografie, Studia, Rozprawy nr M66, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2015
• 34. Wigum B.J., Pedersen L.T., Grelk B., Lindgård J.: Report 2.1. State-of-the art report: Key parameters influencing the alkali aggregate reaction, SINTEF Building and Infrastructure, Trondheim, 2006, https://www.sintef.no/globalassets/upload/byggforsk/partner/report-2.1-final-a06018.pdf
• 35. DAfStb Alkali-Richtlinie:2013-10, DAfStb-Richtlinie – Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton (Alkali-Richtlinie), Beuth Verlag GmbH, 2013
• 36. DIN EN 932-3:2003-12, Tests for general properties of aggregates – Part 3: Procedure and terminology for simplified petrographic description (includes Amendment A1:2003)
• 37. RILEM Recommended Test Method AAR-1: Detection of potential alkali-reactivity of aggregates – Petrographic examination method. In: Nixon P.J., Sims.I. (eds.): RILEM Recommendations for the Prevention of Damage by Alkali-Aggregate Reactions in New Concrete Structures. State-of-the-Art Report of the RILEM Technical Committee 219-ACS, RILEM State-of-the-art reports, 17, Springer, 2016
• 38. ASTM C295-08: Standard guide for petrographic examination of aggregates for concrete, DOI: 10.1520/C0295-08
• 39. Manecki A., Muszyński M. (eds.): Przewodnik do petrografii, AGH, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków, 2008

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).