Petrographic identification of reactive minerals in domestic aggregates and their classification according to RILEM and ASTM recommendations

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

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.017.015

Warianty tytułu

PL

Rozpoznanie petrograficzne minerałów reaktywnych w kruszywach krajowych i ich klasyfikacja zgodnie z zasadami RILEM i ASTM

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Z uwagi na projektowaną wieloletnią trwałość betonu w obiektach inżynierskich należy odpowiednio minimalizować zagrożenie wystąpieniem ekspansywnej reakcji między wodorotlenkami sodu i potasu w cieczy porowej betonu, a reaktywnymi minerałami w kruszywie. Analiza petrograficzna kruszywa stanowi podstawę kwalifikacji kruszyw do odpowiedniej kategorii reaktywności, zgodnie z zaleceniami normowymi ASTM C1778 oraz RILEM. W artykule przedstawiono wyniki analizy petrograficznej 20 krajowych kruszyw, przeprowadzonej na cienkich szlifach. Badania objęły kruszywa łamane, zarówno ze skał litych, jak też ze złóż polodowcowych. Ocena składu mineralnego kruszyw dotyczyła rozpoznania składników szkodliwych i określenia zawartości reaktywnych minerałów krzemionkowych. Pozwoliło to na wstępną kwalifikację kruszywa do jednej z trzech kategorii reaktywności według RILEM. Uzyskane wyniki badań stanowią pierwszy etap oszacowania potencjalnej reaktywności kruszyw, wspomagają podejmowanie decyzji o przeprowadzeniu dalszych przyspieszonych lub długotrwałych badań laboratoryjnych lub o koniecznej modyfikacji składu betonu.

EN

Considering the long-time durability of concrete in road infrastructure it is important to control the threat of expansive reaction between sodium and potassium hydroxides in the pore solution and the reactive minerals present in the aggregate. Petrographic analysis is the basis for the qualification of aggregates to appropriate classes of reactivity according to ASTM C1778 and RILEM recommendations. The paper presents the results of petrographic analyses of thin sections made from twenty different domestic aggregates. The tested crushed aggregates were obtained from bedrock and glacial deposits. The evaluation of the mineral composition of aggregates included identification of deleterious components and determination of the content of reactive forms of silica. This enabled preliminary classification of aggregate in one of the three classes of reactivity according to RILEM. Obtained results provide an initial assessment of potential reactivity of aggregates and can assist in making decisions to undertake further accelerated or long-term laboratory testing or to modify the concrete mix design.

Słowa kluczowe

PL

analiza petrograficzna; cienkie szlify; kruszywo; minerały reaktywne; reaktywność alkaliczna

EN

aggregate; alkali-aggregate reaction (AAR); petrographic analysis; reactive minerals; thin sections

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 16, no. 3
• Strony: 223--239
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jóźwiak-Niedźwiedzka D.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, ul. Pawińskiego 5b, 02-106 Warszawa

autor

Gibas K.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, ul. Pawińskiego 5b, 02-106 Warszawa

autor

Glinicki M. A.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, ul. Pawińskiego 5b, 02-106 Warszawa

Bibliografia

• 1. Sims I., Poole A.B.: Alkali-Aggregate Reaction in Concrete: A World Review. CRC Press, 2017
• 2. ASTM C 1778: Standard Guide for Reducing the Risk of Deleterious Alkali-Aggregate Reaction in Concrete. Book of Standards Vol. 04.02, ASTM International, 2016
• 3. 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 Vol. 17, Eds. Philip J. Nixon and Ian Sims, Springer Netherlands, 2016
• 4. PN-EN 12620:2002+A1:2008, grudzień 2010, Kruszywa do betonu
• 5. ASTM C33-16: Standard Specification for Concrete Aggregates. Book of Standards Vol. 04.02, ASTM International, 2016
• 6. ASTM C1260-14: Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Aggregates (Mortar-Bar Method). Book of Standards Vol. 04.02, ASTM International, 2014
• 7. ASTM C1293-15: Standard Test Method for Determination of Length Change of Concrete Due to Alkali-Silica Reaction. Book of Standards Vol. 04.02, ASTM International, 2015
• 8. ASTM C227-10: Standard Test Method for Potential Alkali Reactivity of Cement-Aggregate Combinations (Mortar-Bar Method). Book of Standards Vol. 04.02, ASTM International, 2010
• 9. ASTM C289-07: Standard Test Method for Potential Alkali-Silica Reactivity of Aggregates (Chemical Method) (Withdrawn 2016). Book of Standards Vol. 04.02, ASTM International, 2007
• 10. Report CEN CR1901 Regional specifications and recommendations for the avoidance of alkali-silica reactions in concrete. CEN, 1995
• 11. CEN/TR 16349: 2012, Framework for a specification on the avoidance of a damaging Alkali-Silica reaction (ASR) in concrete. CEN, 2012
• 12. Fernandes I., dos Anjos Riberio M., Matins H.C.B., Noronha F., Soares D., Santos Silva A., Broekmans M.A.T.M., Sims I.: To be or not to be... Alkali Reactive. A challenge for the petrographic method. 15th International Conference on Alkali-Aggregates Reaction, Sao-Paulo, Brazil, 2016
• 13. Santos Silva A., Fernandes I., Soares D., Custódio J., Bettencourt Ribeiro A., Ramos V., Medeiros S.: Portuguese experience in ASR aggregate assessment. 15th International Conference on Alkali-Aggregates Reaction, Sao-Paulo, Brazil, 2016
• 14. Ţvironaitë J., Pranckevičienë J.: : The investigation of alkali silica reactivity (ASR) of Lithuanian aggregates. Procedia Engineering, 172, 2017, 1305-1310
• 15. Sato T., Hirono S., Kubo Y.: Occurrence of late-expansive ASR in a granitoid rock with micrographic texture, Hokuriku region, Japan. 15th International Conference on Alkali-Aggregates Reaction, Sao-Paulo, Brazil, 2016
• 16. Ideker J.H., Drimalas T., Fournier B., Folliard K.J., Hooton D., Thomas M.D.A.: Managing alkali-aggregate reactivity: north American approach. 15sup>th International Conference on Alkali-Aggregates Reaction, Sao-Paulo, Brazil, 2016
• 17. St John D.A., Pool A.W., Sims I.: Concrete petrography. A handbook of investigative techniques, Elsevier, 1998
• 18. Petrographic Methods of Examining Hardened Concrete: A Petrographic Manual, Report No. FHWA-HRT-04-150, 2006, Virginia Department of Transportation, Federal Highway Administration
• 19. Jarmontowicz A., Krzywobłocka-Laurów R.: Ocena potencjalnej reaktywności kruszywa żwirowego w stosunku do alkalii na podstawie badań instrumentalnych, Instrukcja 317. Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 1993
• 20. ASTM C295-12: Standard Guide for Petrographic Examination of Aggregates for Concrete. Book of Standards Vol.: 04.02, ASTM International, 2016
• 21. Kerr P.F.: Optical Mineralogy. McGraw-Hill Book Company NY, NY, 1977
• 22. Williams H., Turner F.J., Gilbert Ch.M.: Petrography an Introduction to the Study of Rocks in Thin Section. W.H. Freeman and Co., NY, Second Edition, 1982
• 23. PN-EN 932-3:1999: Badania podstawowych właściwości kruszyw. Procedura i terminologia uproszczonego opisu petrograficznego
• 24. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Gibas K., Brandt A.M., Glinicki M.A., Dąbrowski M., Denis P.: Mineral composition of heavy aggregates for nuclear shielding concrete in relation to alkali-silica reaction. Procedia Engineering, 108, 2015, 162-169
• 25. ASTM C856-17: Standard Practice for Petrographic Examination of Hardened Concrete. Book of Standards Vol. 04.02, ASTM International, 2017
• 26. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Jaskulski R., Glinicki M.A.: Application of Image Analysis to Identify Quartz Grains in Heavy Aggregates Susceptible to ASR in Radiation Shielding Concrete. Materials, 9, 4, 2016, 224 (1-14)
• 27. Jacobsen U.H., Johansen V., Thaulow N.: Optical microscopy - a primary tool in concrete examination. Proceedings of the 19th ICMA Conference on Cement Microscopy, Cincinnati, Ohio, USA, 1997, 275-294
• 28. Owsiak Z.: Korozja wewnętrzna betonu. Monografie, Studia, Rozprawy (M66), Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2015
• 29. Broekmans M.A.T.M.: Structural properties of quartz and their potential role for ASR. Materials Characterization, 53, 2-4, 2004, 129-140
• 30. Farny J.A., Kerkhoff B.: Diagnosis and Control of Alkali-Aggregate Reactions in Concrete. Concrete Technology, Portland Cement Association, PCA R&D Serial No. 2071b, 2007
• 31. Grattan-Bellew P.E.: Microcrystalline quartz, undulatory extinction and the alkali silica reaction. Proceedings of the 9th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete, London, 1992, 383-394
• 32. Šachlová Š., Kuchařová A., Přikryl R., Pertold Z., Nekvasilová Z.: Factors affecting ASR potential of quartzite from a single quarry (Bohemian Massif, Czech Republic). Conference: 12th SGA Biennial Meeting, Upsala, Sweden, 2013
• 33. Hagelia P., Fernandes I.: On the AAR susceptibility of granitic and quartzitic aggregates. Proceedings of 14th ICAAR, Austin, Texas, USA, 2012
• 34. Šachlová Š., Burdová A., Pertold Z., Přikryl R.: Macro- and micro-indicators of ASR in concrete pavement. Magazine of Concrete Research, 63, 8, 2011, 553-571
• 35. Jensen V., Sujjavanich S.: Alkali silica reaction in concrete foundations in Thailand. 15th International Conference on Alkali-Aggregates Reaction, Sao-Paulo, Brazil, 2016
• 36. Medeiros S., Fernandes I., Nunes J.C., Fournier B., Santos Silva A., Soares D., Ramos V.: The study of the Azorean volcanic aggregates from the point of view of alkali silica reaction. 15th International Conference on Alkali-Aggregates Reaction, Sao-Paulo, Brazil, 2016
• 37. Thomas M.D.A., Fournier B., Folliard K.J., Resendez Y.A.: Alkali-Silica Reactivity Field Identification Handbook. Report No. FHWA-HIF-12-022, FHWA, December 2011
• 38. Katayama T., St John D.A., Futagawa T.: The petrographic comparison of rocks from Japan and New Zealand-Potential reactivity related to interstitial glass and silica minerals. Proceedings of the 8th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction (ICAAR), 1989, Kyoto, Japan, 537-542
• 39. Naziemiec Z., Pabis-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