Petrographic assessment of the occurrence of potentially alkali-reactive silica in post-glacial gravels of North-Western Poland and North-Eastern Germany

• Autorzy: Dubiniewicz Andrzej K.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.023.013

Warianty tytułu

PL

Petrograficzna ocena obecności potencjalnie reaktywnej alkalicznie krzemionki w żwirach polodowcowych północno-zachodniej Polski i północno-wschodnich Niemiec

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The paper presents the results of petrographic assessment of the occurrence of potentially alkali-reactive silica in gravels from post-glacial deposits located in north-western Poland and north-eastern Germany. The petrographic examination consisted in identifying alkali-reactive minerals and determining the form of their occurrence and content. The post-glacial gravels, which have a varied petrographic composition, are dominated by fragments of crystalline rocks. There are also fragments of lime- stones and sandstones, as well as lesser quantities of siliceous rocks and opal. Gravel grains contain various forms of reactive silica – opal, chalcedony, cryptocrystalline and microcrystalline quartz and strained quartz. Mineral components of the rocks displayed traces of secondary processes, mainly plagioclase kaolinitization and biotite chloritization. The post-glacial gravels were classified as potentially reactive according to the RILEM AAR-1 document. The conducted research confirmed that the petrographic examination is a method that allows one to quickly determine the presence of harmful components, however, when testing aggregates for alkali-reactivity, it should be used in conjunction with other methods.

PL

W pracy przedstawiono wyniki petrograficznej oceny obecności potencjalnie reaktywnej alkalicznie krzemionki w żwirach ze złóż polodowcowych północno-zachodniej Polski i północno-wschodnich Niemiec. Analiza petrograficzna polegała na identyfikacji minerałów alkalicznie reaktywnych oraz ustaleniu formy ich występowania i zawartości. W kruszywach polodowcowych, które mają zróżnicowany skład, dominują okruchy skał krystalicznych. Obecne są w nich także okruchy wapieni i piaskowców oraz podrzędnie skał krzemionkowych i opalu. W ziarnach żwirów znajdują się różne formy reaktywnej krzemionki – opal, chalcedon, kwarc kryptokrystaliczny i mikrokrystaliczny oraz kwarc w stanie naprężeń. W składnikach mineralnych skał zaobserwowano przejawy procesów wtórnych, głównie kaolinityzacji plagioklazów i chlorytyzacji biotytu. Żwiry polodowcowe zaliczono do kruszyw potencjalnie reaktywnych według dokumentu RILEM AAR-1. Przeprowadzone badania potwierdziły, że analiza petrograficzna jest metodą pozwalającą w krótkim czasie stwierdzić występowanie składników szkodliwych, powinna ona jednak być stosowana w ocenie reaktywności alkalicznej kruszyw w połączeniu z innymi metodami.

Słowa kluczowe

EN

alkali reactivity; petrographic examination; post-glacial gravels; reactive minerals; silica; secondary processes

PL

analiza petrograficzna; krzemionka; minerały reaktywne; procesy wtórne; reaktywność alkaliczna; żwiry polodowcowe

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 22, no. 3
• Strony: 259--273
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dubiniewicz Andrzej K.

• Nicolaus Copernicus University in Toruń, Faculty of Earth Sciences and Spatial Management, Department of Geology and Hydrogeology, 1 Lwowska St., 87-100 Toruń

Bibliografia

• 1. Portland Cement Association: Types and Causes of Concrete Deterioration, IS536, PCA, Skokie, 2002
• 2. Thomas M.D., Fournier B., Folliard K.J.: Alkali-aggregate reactivity (AAR) Facts Book. Report No. FHWA-HIF-13-019, Federal Highway Administration, Washington, 2013
• 3. Alaejos P., Lanza V.: Influence of equivalent reactive quartz content on expansion due to alkali silica reaction. Cement and Concrete Research, 42, 1, 2012, 99-104, DOI: 10.1016/j.cemconres.2011.08.006
• 4. Medeiros S., Fernandes I., Fournier B., Nunes J., Santos-Silva A., Ramos V., Soares D.: Alkali-silica reaction in volcanic rocks: a worldwide comparative approach. Materiales De Construcción, 72, 346, 2022, DOI: 10.3989/mc.2022.16221
• 5. Kim J.J., Fan T., Reda Taha M.M.: Simulating the Effect of ASR on the Performance of Concrete Structures. 10th International Conference on Mechanics and Physics of Creep, Shrinkage, and Durability of Concrete and Concrete Structures, Vienna, 2015, 157-165, DOI: 10.1061/9780784479346.019
• 6. Rezakhani R., Alnaggar M., Cusatis G.: Multiscale Homogenization Analysis of Alkali-Silica Reaction (ASR) Effect in Concrete. Engineering, 5, 6, 2019, 1139-1154, DOI: 10.1016/j.eng.2019.02.007
• 7. Gillott J.E.: Mechanism and kinetics of expansion in the alkali-carbonate rock reaction. Canadian Journal of Earth Sciences, 1, 2, 1964, 121-145, DOI: 10.1139/e64-007
• 8. Katayama T.: The so-called alkali-carbonate reaction (ACR) – Its mineralogical and geochemical details, with special reference to ASR. Cement and Concrete Research, 40, 4, 2010, 643-675, DOI: 10.1016/j.cemconres.2009.09.020
• 9. Katayama T., Jensen V., Rogers C.A.: The enigma of the 'so-called' alkali-carbonate reaction. Proceedings of the Institution of Civil Engineers “Construction Materials”, 169, 4, 2016, 223-232, DOI: 10.1680/jcoma.15.00071
• 10. Jensen V.: The controversy of alkali carbonate reaction: state of art on the reaction mechanisms and behaviour in concrete, in: Drimalas T., Ideker J.H., Fournier B. (eds): Proceedings of the 14th International Conference on Alkali-Aggregate Reactions in Concrete, Austin, 2012, http://farin.no/Articles/ICAAR2012%20Jensen2.pdf
• 11. Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2020 r. Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, 2021
• 12. Galos K.: Regionalne zróżnicowanie krajowego rynku kruszyw naturalnych łamanych. Górnictwo i Geoinżynieria, 34, 4, 2010, 179-193
• 13. Radziszewski R., Piłat J., Radziszewski P., Kowalski K.: Kruszywa polodowcowe Polski północno-wschodniej do nawierzchni drogowych. Drogownictwo, 66, 7-8, 2011, 226-231
• 14. Najduchowska M., Naziemiec Z., Pabiś-Mazgaj E.: Właściwości mechaniczne wybranych kruszyw krajowych. Konferencja „Dni Betonu”, Wisła, 2018, 129-144
• 15. PN-EN 932-3:2022-12 Badania podstawowych właściwości kruszyw. Część 3: procedura i terminologia uproszczonego opisu petrograficznego
• 16. PN EN 12407:2007 Metody badań kamienia naturalnego. Badania petrograficzne
• 17. ASTM C295/C295M-12:2019 Standard Guide for Petrographic Examination of Aggregates for Concrete
• 18. Sims I., Nixon P.: RILEM Recommended Test Method AAR-1: Detection of potential alkali-reactivity of aggregates – Petrographic method. Materials and Structures, 36, 2003, 480-496, DOI: 10.1007/BF02481528
• 19. Czubla P., Gałązka D., Górska M.: Eratyki przewodnie w glinach morenowych Polski. Przegląd Geologiczny, 54, 4, 2006, 352-362
• 20. Górska-Zabielska M.: Obszary macierzyste skandynawskich eratyków przewodnich osadów ostatniego zlodowacenia północno-zachodniej Polski i północno-wschodnich Niemiec. Geologos, 14, 2, 2008, 177-194
• 21. Wyszomirski P., Szydłak T., Pichniarczyk P.: Charakterystyka surowcowa wybranych kruszyw mineralnych NE Polski w aspekcie trwałości betonów. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, 96, 2016, 363-378
• 22. 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
• 23. 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
• 24. Nixon P.J., Sims I.: RILEM Recommended Test Method AAR-2: Detection of Potential Alkali-Reactivity – Accelerated Mortar-Bar Test Method for Aggregates, in: Nixon P., Sims I. (eds): RILEM Recommendations for the Prevention of Damage by Alkali-Aggregate Reactions in New Concrete Structures. RILEM State-of-the-Art Reports, 17, Springer, Dordrecht, 2016, DOI: 10.1007/978-94-017-7252-5_4
• 25. Nixon P.J., Sims I.: RILEM Recommended Test Method AAR-3: Detection of Potential Alkali-Reactivity – 38°C Test Method for Aggregate Combinations Using Concrete Prisms, in: Nixon P., Sims I. (eds): RILEM Recommendations for the Prevention of Damage by Alkali-Aggregate Reactions in New Concrete Structures. RILEM State-of-the-Art Reports, 17, Springer, Dordrecht, 2016, DOI: 10.1007/978-94-017-7252-5_5
• 26. National Ready Mixed Concrete Association: Guide Specifications for Concrete Subject to Alkali-Silica Reactions. Maryland, 1993
• 27. Kwiatkowski S.: Diageneza nie detrytycznych osadów krzemionkowych. Przegląd Geologiczny, 44, 6, 1996, 612-618
• 28. Hinman N.W.: Chemical factors influencing the rates and sequences of silica phase transitions: Effects of organic constituents. Geochimica et Cosmochimica Acta, 54, 6, 1990, 1563-1574, DOI: 10.1016/0016-7037(90)90391-W
• 29. Wakizaka Y.: Alkali-silica reactivity of Japanese rocks. Developments in Geotechnical Engineering, 84, 2000, 292-303, DOI: 10.1016/S0165-1250(00)80024-3
• 30. Jóźwiak-Niedźwiedzka D., Antolik A., Dziedzic K., Lisowski P.: Potential alkaline reactivity of sands from domestic deposits. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 21, 3, 2022, 253-271, DOI: 10.7409/rabdim.022.015