Physical properties of Devonian limestones from selected deposits in the context of frost resistance

• Autorzy: Skowera K. , Rusin Z.

Identyfikatory

DOI

10.24425/122581

Warianty tytułu

PL

Zróżnicowanie cech fizycznych wapieni dewońskich pochodzących z wybranego złoża w kontekście ich mrozoodporności

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Widespread opinion holds that calcareous rocks have limited suitability for use in the production of aggregates and stone products having adequate frost resistance. However, some of the rocks, in particular those from earlier geological periods, provide a promising alternative to silicate rocks. The paper presents results of the analysis of Devonian carbonate rock originating from two selected mines in the Swietokrzyskie region. The examined mines extract limestone from two different deposits of the same age. The rock samples are collected from beds lying at different depths, distinct in texture and color in macroscopic examination. It was found that despite the changes in bulk density, porosity and absorption, all the examined samples were frost resistant. Using the Differential Analysis of Volumetric Strain method, the content of ice formed in the pore spaces was determined. In addition, the ratio of the content of water capable of freezing to the total pore volume, and the total amount of water absorbed due to capillary action in rock samples soaked in water, were analyzed. In all cases, it was revealed that the destructive action of freezing water was weakened due to a relatively low content of water capable of freezing and a substantial volume of pores that are not filled with water in capillary absorption. It is extremely important to be able to classify the available rock material. The generally adopted methods, including absorptivity tests, do not allow for precise categorization. In the investigations, the authors focused on the analysis of the basic factors that are decisive for rock durability, including bulk density, pore filling level and volume absorption. The authors do not correspond compressive strength and resistance to abrasion as this will be the subject of further research.

PL

Powszechnie uważa się, że skały wapienne mają stosunkowo ograniczoną przydatność do stosowania w produkcji kruszyw i wyrobów kamiennych ze względu na ich odporność na działanie mrozu. Jednak niektóre skały, w szczególności pochodzące z wcześniejszych okresów geologicznych, stanowią obiecującą alternatywę dla skał krzemianowych. W pracy przedstawiono wyniki analizy dewońskich skał węglanowych pochodzących z dwóch wybranych kopalń z regionu świętokrzyskiego. Skały wapienne w obu wybranych kopalniach pochodzą z tego samego okresu geologicznego. Pobrany materiał skalny pochodził z różnych pokładów kopalń i różnił się makroskopowo między sobą teksturą i kolorem. Ostatecznie stwierdzono jednak, że pomimo różnic w nasiąkliwości objętościowej, porowatości i absorpcji kapilarnej, wszystkie skały okazały się być mrozoodporne. Wykorzystując w badaniach Różnicową Analizę Odkształceń określona została zawartość lodu powstającego w przestrzeni porów. Ponadto określono stosunek zawartości wody zdolnej do zamarzania w odniesieniu do całkowitej objętości porów oraz ilość zaabsorbowanej wody przy podciąganiu kapilarnym. We wszystkich przypadkach okazało się, że destrukcyjne działanie zamarzającej wody zostało osłabione poprzez stosunkowo małą ilość wody zdolnej do zamarzania i znaczną objętość porów niewypełnionych wodą przy podciąganiu kapilarnym. Bardzo ważne jest, aby móc odpowiednio klasyfikować dostępny materiał skalny. Ogólnie przyjęte metody, takie jak chociażby badania nasiąkliwości, nie pozwalają na precyzyjną diagnostykę. Dlatego też autorzy w swoich badaniach skupiają się na analizie podstawowych czynników decydujących o trwałości skały, takich jak nasiąkliwość objętościowa, stopień wypełnienia porów wodą, czy stopień nasączenia. Autorzy nie odwołują się do badań wytrzymałości na ściskanie i odporności na ścieranie wybranych skał, ponieważ będzie to przedmiotem dalszych badań.

Słowa kluczowe

EN

devonian limestone; frost resistance; carbonate rock; DAVS method

PL

wapień dewoński; mrozoodporność; skała węglanowa; metoda DAVS

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 34, z. 3
• Strony: 71--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Skowera K.

• Kielce University of Technology, Kielce, Poland

autor

Rusin Z.

• Kielce University of Technology, Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] Besserer, H. and Hilfer, R. 2000. Old Problems and New Solutions for Multiphase Flow in Porous Media, Porous Media: Physics, Models, Simulation. World Scientific Publ. Co., p. 133, Singapore.
• [2] Centre d’information de l’industrie cimentiere belge. Le beton et le gel, Bull. No. 61 to 64, 1957.
• [3] Coutelieris, F.A. and Delgado, J.M. 2012. Transport Processes in Porous Media. Advanced Structured Materials 20, Berlin.
• [4] Halley, R.B. and Schmoker, J.W. 1983. High-Porosity Cenozoic Carbonate Rocks of South Florida: Progressive Loss of Porosity with Depth. The American Association of Petroleum Geologists Bulletin Vol. 67, No. 2, pp. 191–200.
• [5] Rusin et al. 2011 – Rusin, Z., Owsiak, Z., Stelmaszczyk, G. and Świercz, P. 2011. The use of Differential Distortion Analysis (RAO) method in the diagnostics of aggregates and stone materials with regard to their frost resistance. (Wykorzystanie metody Różnicowej Analizy Odkształceń (RAO) w diagnostyce kruszyw i materiałów kamiennych pod kątem ich mrozoodporności). Project of NCBiR number N R04 0006 10/2011 (in Polish).
• [6] Rusin, Z. and Świercz, P. 2017. Frost resistance of Rock Materials. Construction and Building Materials.
• [7] Skowera, K. 2016. Analysis of frost resistance and physical properties of Devonian compact limestones deriving from one deposit, Structure and Environment Vol. 8(1), pp. 31–33, Kielce.
• [8] Stępień et al. 2017 – Stępień, P., Rusin, Z. and Bracka, A. 2018. Analysis of the pore space of the Świętokrzyskie region’s Jurassic devonian limestones based on testing with the use mercury intrusion porosimetry and differential scanning calorimetry. 4th World Multidisciplinary Civil Engineering – Architecture – Urban Planning Symposium, Prague.
• [9] Xuedong, L., et al. 2015. Effects of freeze-thaw on the determination and application of parameters of slope rock mass in cold regions. Cold Regions Science and Technology No.110, pp. 32–37.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).