Ocena możliwości wystąpienia reakcji alkalicznej w betonach osłonowych z kruszywami specjalnymi

• Autorzy: Jóźwiak-Niedźwiedzka D. , Brandt A. M. , Gibas K.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.15

Warianty tytułu

EN

Assessment of the possibility of ASR occurrence in the radiation shielding concretes with special aggregates

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Możliwość wystąpienia reakcji alkalicznej wodorotlenków sodu i potasu (Alkali Silica Reaction, ASR) w betonowych osłonach reaktorów wymaga szczególnej ostrożności przy doborze składników betonów do realizacji programu energii jądrowej w Polsce. Uszkodzenia osłon reaktorów w USA i w Belgii wskazują kierunki niezbędnych badań, [1-3]. W badaniach przedstawionych w artykule zastosowano kruszywa o dużej gęstości (osłabianie promieniowania gamma): magnetytowe, barytowe oraz hematytowe oraz kruszywo o wysokiej zawartości wody związanej (absorpcja promieniowania neutronowego) – kruszywo serpentynitowe. Przeprowadzono badania mikroskopowe kruszyw na cienkich szlifach w celu identyfikacji potencjalnie szkodliwych minerałów z uwagi na zagrożenie ASR, oraz przyspieszone i długotrwałe badania w celu określenia potencjalnej reaktywności alkalicznej tych kruszyw. Wyniki badań wykluczyły możliwość stosowania kruszywa hematytowego do betonów osłonowych. Wyniki badań odnośnie do wykorzystania dostępnych kruszyw specjalnych tworzą podstawy projektowania bezpiecznych osłon w warunkach krajowych.

EN

The possibility of Alkali-Silica Reaction ASR in concrete shields in nuclear reactors in Poland requires particular attention in selection of concrete compositions. Damages in reactors in the USA and in Belgium may serve as indication for necessary investigations. In the research programme the high density aggregates were tested (for control of gamma radiation): magnetites, barites and hematites, as well as aggregates with high proportion of bound water – serpentinites – for absorption of neutrons. Microscope analyses of aggregates on thin sections enabled to identify potentially dangerous minerals with respect to ASR. Accelerated and long term tests in order to determine potential reactivity of special aggregates were carried on also. The test results indicated clearly that hematites should be excluded for application in concrete shields. The safe aggregates available on the market were defined for application in the shields in Polish conditions.

Słowa kluczowe

PL

beton osłonowy; kruszywo ciężkie; hematyt; kruszywo magnetytowe; kruszywo barytowe; reaktywność alkaliczna; reakcja krzemoalkaliczna; ekspansja

EN

shielding concrete; heavyweight aggregate; hematite; magnetite aggregate; barite aggregate; alkali reactivity; alkali-silica reaction; expansion

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 1/I
• Strony: 133--140
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il.

Twórcy

autor

Jóźwiak-Niedźwiedzka D.

• IPPT PAN, Warszawa

autor

Brandt A. M.

• IPPT PAN, Warszawa

autor

Gibas K.

• IPPT PAN, Warszawa

Bibliografia

• [1] Seabrook Station, Unit no. 1, 2015, Feb 6, NRC Integrated Inspection Report, US NUREG Commission, 41 str.
• [2] Sixth Meeting of the Contracting Parties to the Convention on Nuclear Safety, National Report, Kingdom of Belgium, Federal Agency for Nuclear Control, August 2013, 129 str.
• [3] Jóźwiak-Niedźwiedzka D.; Gibas K.; Brandt A.M.; Glinicki M.A.; Dąbrowski M.; Denis P. (2015) Mineral composition of heavy aggregates for nuclear shielding concrete in relation to alkali-silica reaction, Procedia Engineering, 108, 162 – 169, DOI: 10.1016/j.proeng.2015.06.132.
• [4] Stanton T.E. (1940) Expansion of concrete through reaction between cement and aggregate. Proc. Amer. Soc. Civ. Engrs, vol. 66, no. 10, 1781-1811.
• [5] Hobbs D.W. (1988) Alkali-silica Reaction in concrete, Telford, London, 183 str.
• [6] Diamond S. (1989) Mechanisms of alkali-silica reaction, Proc. 8th Int. Conf. Alkali-aggregate Reaction, Kyoto, 83-94.
• [7] Owsiak Z. (2002) Reakcje kruszyw krzemionkowych z alkaliami w betonie, Ceramika, Polski Biuletyn Ceramiczny, vol. 72, 107 str.
• [8] Ichikawa T.; Koizumi H. (2002) Possibility of radiation-induced degradation of concrete by Alkali-Silica Reaction of aggregates, J. of Nuclear Science and Technology, 39 (8), 880-884, DOI: 10.3327/jnst.39.880.
• [9] Struble L.; Diamond S. (1981) Swelling properties of synthetic alkali silica gels, J. of the Amer. Cer. Soc., 64, 11, 652-655, DOI: 10.1111/j.1151-2916.1981.tb15864.x.
• [10] William K.; Xi Y.; Naus D. (2013) A review of the effects of radiation on microstructure and properties of concretes used in Nuclear Power Plants, United States Nuclear Regulatory Commission (NUREG). 106 str.
• [11] Jóźwiak-Niedźwiedzka D.; Glinicki M.A.; Gibas K. (2016) Potential For Alkali-Silica Reaction In Aggregates Designed For Shields Against Radiation, 5th International Conference on Durability of Concrete Structures, June 30-July 1, 2016, Shenzhen University, Shenzhen, Guangdong, P.R. China, Paper Number #1134, pp. 230-235, DOI:10.5703/1288284316137.
• [12] Jóźwiak-Niedźwiedzka D.; Brandt A.M.; Gibas K.; Denis P. (2014) The alkali-aggregate reaction hazard in the case of barite concretes, Cement Wapno Beton, 19, 4, 234-242.
• [13] Jóźwiak-Niedźwiedzka, D.; Jaskulski, R.; Glinicki, M.A. (2016) Application of Image Analysis to Identify Quartz Grains in Heavy Aggregates Susceptible to ASR in Radiation Shielding Concrete, Materials 2016, 9 (4), 224, 1-14, doi:10.3390/ma9040224.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.