W artykule kontynuowane jest zagadnienie stosowanych procedur i metodologii diagnostyki uszkodzeń betonu w konstrukcjach wywołanych reakcją alkaliów – kruszywa (AAR).
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule opisano systematycznie stosowane procedury i metodologie diagnostyki uszkodzeń betonu w konstrukcjach wywołanych reakcją alkalia–kruszywa (AAR).
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przeprowadzone badania mają na celu opracowanie nowej metody, która w sposób wiarygodny i przyspieszony umożliwiłaby przewidywanie potencjalnej reaktywności kruszyw z wodorotlenkami sodu i potasu, ponieważ dostępne metody badawcze, zarówno długotrwałe, jak i przyspieszone, nie są pozbawione wad. Należą do nich długi czas trwania badania w metodzie badania beleczek betonowych oraz złe wyniki przyspieszonego badania beleczek zaprawy. Nowa metoda nazwana krótkotrwałym badaniem beleczek betonowych [SCPT] została opracowana wraz z analizą stopnia korelacji zaprojektowanych nowych metod, z dostępnymi metodami badawczymi. W tym celu zbadano 32 rodzaje kruszyw, których właściwości eksploatacyjne można obserwować. Badania porównawcze szybką metodą badania beleczek betonowych obejmują beleczki betonowe o wymiarach 50 mm x 50 mm x 200 mm, maksymalny wymiar kruszywa wynosi 16 mm, temperatura przechowywania 60°C i roztwór korozyjny ma skład: 0,35N NaOH + 1% CaCl2 oraz czas trwania tylko 28 dni.
EN
This experimental study basically aims to come up with a new method [SCPT], which would be a reliable accelerated performance for predicting potential alkali reactivity of aggregates, because available test methods whether long or accelerated, have some drawbacks such as long test duration in the CPT [concrete prism test] and false tests results in the AMBT [accelerated mortar bar test]. The new method called as short-term concrete prism test [SCPT] has been designed with analysing the degree of correlation between the designed new methods and available test method by examining 32 types of aggregate, whose field performances can be observable. Common specifications of the SCPT includes 50 mm x 50 mm x 200 mm concrete prisms, 16 mm maximum aggregate size, storage temperature at 60°C and soak solution with 0.35N NaOH + 1% CaCl2 and takes only 28 days.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Poprawna identyfikacja składników potencjalnie reaktywnych alkalicznie to ważny, a zarazem trudny etap w badaniach reaktywności alkalicznej kruszyw do betonu. W artykule przedstawiono aktualne metody badania reaktywności kruszyw krajowych i omówiono znaczenie analizy petrograficznej. W Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Krakowie prowadzone są badania reaktywności kruszyw w pełnym zakresie, od analizy petrograficznej po badania ekspansji zapraw i betonów.
EN
Correct identification of the potentially alkali-reactive constituents is significant and also difficult step in alkali-reactivity assessment of concrete aggregates. In this paper the current test method for reactivity of the domestic aggregates and significance of the petrographic analysis were discussed. Ongoing reactivity tests in Institute of Ceramics and Building Materials in Krakow are carried out in the comprehensive scope from petrographic analysis to expansion tests of mortar and concrete.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wyniki badań reaktywności krajowych kruszyw z wybranych, litych skał osadowych przy wykorzystaniu nowych metod badawczych wdrożonych w dokumentach technicznych Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad (GDDKiA), zgodnych z metodami RILEM i ASTM. Zakres badań obejmował kruszywa grube łamane o potencjalnej przydatności do wykonania wytrzymałego i trwałego betonu, wyprodukowane ze skał wapienia, dolomitu, piaskowca i szarogłazu. W składzie mineralnym kruszyw z wapieni i dolomitu nie stwierdzono obecności reaktywnych form kwarcu; w ziarnach kruszywa z szarogłazów i piaskowca występował kwarc mikro- i kryptokrystaliczny. Na podstawie wydłużenia próbek określono następujące kategorie reaktywności wybranych krajowych kruszyw ze skał osadowych: R0, R1 i R2. Zaobserwowano występowanie żelu krzemianu sodowo-potasowo-wapniowego o składzie charakterystycznym dla produktów reakcji alkalia-kruszywo, zgodnym z danymi literaturowymi. Uzyskano spójną ocenę reaktywności kruszyw.
EN
The paper presents the results of investigations into the reactivity of domestic aggregates produced from selected sedimentary rocks, carried out using the new testing methods, consistent with the RILEM and ASTM methods, implemented by GDDKiA (Polish General Directorate for National Roads and Motorways) documents. The range of the investigations covered coarse crushed aggregates produced from limestone, dolomite, sandstone and greywacke rocks, potentially suitable for making strong and durable concrete. No reactive forms of quartz were found in the mineralogical composition of the limestone aggregates and the dolomite aggregates. Micro- and cryptocrystalline quartz occurred in the particles of the greywacke aggregates and the sandstone aggregates. On the basis of the expansion of mortar and concrete specimens the aggregates produced from the sedimentary rocks were classified into the reactivity categories: R0, R1 and R2. A sodium-potassium-calcium silicate gel, whose composition (consistent with that reported in the literature) was characteristic of the alkali-silica reaction products, was found. The investigations resulted in a consistent assessment of the reactivity of the aggregates.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Z wielu czynników przyczyniających się do degradacji betonu korozja alkaliczna bezpośrednio wiąże się ze składem mineralnym kruszywa. Jest ona wynikiem reakcji między niektórymi minerałami zawierającymi koloidalną lub kryptokrystaliczną krzemionkę a alkaliami zawartymi głównie w cemencie. W celu oceny potencjalnej reaktywności dwóch rodzajów kruszywa ze złóż polodowcowych z północno-wschodniej Polski wykorzystano długotrwałą metodę badawczą opisaną w PN-B-06714-34:1991+Az1:1997 oraz przyspieszoną metodę RILEM AAR-2.
EN
Among many factors causing concrete degradation, alkaline corrosion is directly related to the aggregate mineral composition. Alkaline corrosion is the result of a reaction between some minerals containing colloidal or cryptocrystalline silica and the alkali hydroxides, which originate mainly from Portland cement. In order to assess the potential reactivity of two types of aggregates from post-glacial deposits in north-eastern Poland, a long-term procedure described in the Polish Standard PN-B-06714-34:1991+Az1:1997 and the accelerated procedure RILEM AAR-2 were used.
Przedstawiono wyniki analizy petrograficznej 20 kruszyw łamanych z różnych regionów Polski, przeprowadzonej na cienkich szlifach analizowanych pod mikroskopem w świetle przechodzącym. Próbki kruszyw grubych frakcji do 16 mm pochodziły ze skał litych oraz ze złóż polodowcowych z zakładów produkcji kruszyw, łamanych stosowanych do betonu. Ocenę składu mineralnego kruszyw, mającą na celu rozpoznanie składników szkodliwych, przeprowadzono z uwagi na zawartość reaktywnych minerałów krzemionkowych, m.in. opalu, krystobalitu, trydymitu, chalcedonu, wielkość kryształów (skryto- i mikrokrystaliczny kwarc) oraz kwarcu w stanie naprężeń. Zastosowanie metody petrograficznej na cienkich szlifach pozwoliło na wstępną kwalifikację do kategorii potencjalnie reaktywnej lub reaktywnej. Uzyskane wyniki badań stanowią wstępną informację o przydatności kruszyw jako składników betonu bądź o skierowaniu ich do dalszych szczegółowych badań lub ich odrzucenia.
EN
The paper presents the results of the petrographic analysis of 20 aggregates from different regions of Poland, carried out on thin section analyzed under a microscope in transmitted light. Samples of coarse aggregate fractions up to 16 mm came from the production of crushed aggregates from solid rocks and glacial deposits. Evaluation of the mineral composition of the aggregate regarding to recognition of the harmful component was made due to content of reactive silica minerals: including opal, cristobalite, tridymite, chalcedony, or size of quartz crystals: crypto- or microcrystalline quartz and quartz in stress state. Application of petrographic identification of thin sections allowed for preliminary qualification of aggregate to potentially reactive or reactive category. The results support the decision about suitability of aggregate as components of the concrete or refer them for further detailed research or reject them.
Celem Projektu ASR-RID jest opracowanie wytycznych technicznych projektowania betonów o dużej trwałości, ze szczególnym uwzględnieniem zabezpieczenia przed wystąpieniem uszkodzeń spowodowanych reakcją AAR , tj. między NaOH i KOH a reaktywnymi minerałami w kruszywie. Przedmiotem badań są kruszywa ze złóż w rożnych regionach Polski. Reaktywność alkaliczna kruszyw jest oznaczana i oceniana przy wykorzystaniu komplementarnych metod, stosowanych w systemach oceny reaktywności kruszyw w wiodących technologicznie krajach. Projekt zakłada opracowanie kryteriów oceny reaktywności kruszyw, z możliwością wykorzystania w systemie kontroli produkcji i ich dostaw na potrzeby wytwarzania betonów drogowych. Ocena reaktywności zostanie zweryfikowana na podstawie ekspansji betonu w warunkach eksploatacyjnych.
EN
The objective of the Project is to develop the technical guidelines for high durability concrete, particularly for damage prevention due to AAR. The investigation covers the range of mineral aggregates originating from various regions of Poland. The alkali reactivity is evaluated using a set of complementary methods used in technologically advanced countries. The criteria for aggregate reactivity categorization and proper selection will be developed including possibility of use in quality control systems for delivery to concrete production for highway pavements and bridges. Deleterious alkali-aggregate reaction will be also prevented by concrete mix design using a limit of active alkalies and mineral additives introduced with cement. The reactivity evaluation will be verified using the performance test.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Alkali-aggregate reaction is an expansive chemical reaction between the alkalis present in cement paste and minerals contained in aggregates. Mineral admixtures can mitigate the detrimental processes caused by this reaction. One of the minerals that reduce the effects of the alkali-aggregate reaction is natural zeolite. This study attempts to explain the process that takes place in the zone surrounding reactive gravel in the cement mortar made with an addition of natural zeolite. Mortar bar expansion tests were performed and a scanning electron microscope equipped with an energy-dispersive X-ray spectrometer was used to observe the paste-aggregate interfacial zone. The results confirmed the influence of the zeolite on the reduction in reactive aggregate-based mortar expansion. The microstructure of the aggregatepaste interfacial region was described and particular sub-zones varying in terms of calcium, sodium, potassium and silicon contents were determined.
Damage and defects observed in concrete elements, such as a network of microcracks, popouts and eflorrescence can be caused by a variety of deleterious processes. The causes can include mechanical (overloading), physical (freeze-thaw cycle) or chemical exposure (sulphate corrosion, alkali-aggregate reaction). This paper analyses distress due to alkali-silica reaction, detected in selected concrete structures. The analysed concrete elements exhibited cracking, exudations and surface popouts. Identification of the presence of hydrated sodium-potassiumcalcium silicate gel can be considered the primary symptom suggestive of an alkali-silica reaction attack. Other damage-causing mechanisms can occur simultaneously.
Spośród kruszyw węglanowych, jedynie kruszywa dolomitowe poddane działaniu środowiska ciekłego mogą ulegać rozkładowi z wytworzeniem pęczniejących wodorotlenków wapnia i magnezu. Na przebieg procesów rozkładu kruszyw dolomitowych może znacząco wpływać obecność jonów Na+, Mg2+ i SO4 2– w środowisku agresywnym.W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących określenia wpływu jonów Na+, Mg2+ i SO4 2– na trwałość betonów cementowych wykonanych z różnych rodzajów kruszywa węglanowego, eksponowanych na ciągłe działanie każdego z siarczanów w temperaturze 20±2ºC.
EN
Among carbonate aggregates, dolomite aggregates the only exposed to the liquid medium may decompose and produce swelling form of calcium and magnesium hydroxides. The decomposition processes of dolomite aggregates can be significantly affected with presence of Na+, Mg2+ cations and SO4 2– anions in aggressive environment. The results of studies on impact of exposure to a wet environment containing Na+, Mg2+ and SO4 2– ions on the durability of cement concrete made with different types of carbonate aggregates at temperature conditions 20±2ºC, are presented in the article.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono problematykę dotyczącą reakcji alkalicznej betonu spowodowanej niepożądaną potencjalną reaktywnością alkaliczną kruszyw używanych do produkcji mieszanek betonowych oraz alkaliami zawartymi w cemencie lub/i w dodatkach i domieszkach używanych do produkcji mieszanki betonowej.
EN
The article presents the issues concerning the alkaline reaction of concrete caused by undesirable potential alkaline reactivity of aggregates used in the production of concrete mixes and alkalis contained in the cement or/and additives and admixtures used in the production of concrete mix.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Reakcja alkalia-krzemionka występuje między wodorotlenkami sodu i potasu pochodzącymi z cementu, a reaktywnymi minerałami krzemionkowymi występującymi w betonie. Powstający w wyniku reakcji żel będący krzemianem sodowo-potasowo-wapniowym powoduje powstawanie rys i destrukcję elementów betonowych. W badaniach zastosowano naturalne kruszywo żwirowe i cement o małej zawartości sodu i potasu. Badania petrograficzne wykazały występowanie w kruszywie minerałów reaktywnych z alkaliami Badano wpływ dodatku popiołu lotnego na przebieg reakcji alkalia-krzemionka. Wyniki badań wykazały, te zastosowanie 35% dodatku popiołu lotnego ogranicza ekspansję spowodowaną reakcją alkalia-krzemionka. Popiół lotny reagując z wodorotlenkiem wapnia zmniejsza stosunek C/S w żelu C-S-H, który może włączać więcej sodu i potasu.
EN
The alkali-silica reaction (ASR) that occurs between the alkalis in cement paste and reactive minerals in the aggregate produces expansive gel that may cause cracking and displacement in concrete structures. Ground natural river and low alkali cement was used. Petrographic examination of aggregate was carried out to determine the types of active minerals. The effect of replacement of Portland cement with fly ash on ASR expansion was investigated. Results of the tests show that incorporation of35%fly ash was effective in suppressing ASR expansion in test method (ASTM C 227). Alkali-silica reaction is suppressed by the presence of fly ash since it can chemical reaction with Ca(OH)2Jrom the hydration of Portland cement to produce C-S-H gel with a lower CaO/SiO2 ratio, which can retain more Na+ and K+.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The alkali-aggregate reaction in concrete is associated both with the presence of reactive aggregates and with alkali content in concrete, which is most significantly influenced by sodium and potassium content in the cement. The alkali-aggregate reaction occurs between the pore solution in the mortar or concrete and certain aggregates, causing concrete expansion which may lead to its cracking and destruction. The problem of the alkali-aggregate reaction is still topical and, despite the numerous investigations and publications, many issues have not been explained yet. This paper presents the results of the Author's years-long research into alkali-aggregate reactions. The research objective has been to determine the influence of alkali content in the cement on the scope of the expansion, the significance of changes in sodium and potassium hydroxide concentration in the liquid phase, changes in the composition of sodium-potassium-calcium silicate gel in the function of time as well as the significance of adventitious phases accompanying the alkali-silica reaction. The research has covered the changes in linear dimensions of mortar bars, changes in the concentration of sodium and potassium ions in the liquid phase, as well as the mortar microstructure and X-ray analysis of post-expansion mortar microsurfaces. For the purposes of investigating the microstructure, scanning microscopy was used, together with simultaneous X-ray analysis of the microsurface. The results demonstrate that expansion value depends on potassium and sodium content in the cement, and the decrease rate of sodium and potassium ion concentration in mortar pores points to an ongoing silica reaction and the accompanying mortar expansion. An indicator enabling prediction of further course of the aggregate-alkali reaction may be alkali content in the liquid phase. Experimental results support the hypothesis that calcium ions replace sodium and potassium ions in the gel, releasing these components into the solution and contributing to further expansion increase. Hence the influence of calcium hydroxide presence in the mortar is deleterious. Secondary ettringite which accompanies concrete deterioration processes is likely to result from carbonatisation of hydrated calcium aluminates; yet the role of ettringite in the expansion requires further study.
PL
Reakcja alkaliów z kruszywem w betonie wiąże się zarówno z występowaniem kruszyw reaktywnych, ale również z zawartością alkaliów w betonie, na którą największy wpływ ma zawartość sodu i potasu w cemencie. Reakcja alkalia-kruszywo zachodzi między roztworem w porach w zaprawie czy betonie i pewnymi rodzajami kruszyw, prowadząc do ekspansji betonu, która może powodować jego pękanie i destrukcję. Problem reakcji alkaliów z kruszywem jest ciągle aktualny i mimo licznych badań i publikacji wiele zagadnień jest niewyjaśnionych. W pracy przedstawiono wyniki wieloletnich badań autorki obejmujące reakcje kruszywa z alkaliami. Celem badań było określenie: wpływu zawartości alkaliów w cemencie na wielkość ekspansji, znaczenia zmian stężeń wodorotlenków sodu i potasu w fazie ciekłej, zmian składu żelu krzemianu sodowo-potasowo-wapniowego w funkcji czasu oraz znaczenia faz ubocznych towarzyszących reakcji alkaliów z krzemionką. Badania obejmowały zmiany wymiarów liniowych beleczek zaprawy oraz zmiany stężenia jonów sodu i potasu w fazie ciekłej, a także mikrostrukturę zaprawy i analizę rentgenowską mikroobszarów w zaprawie po ekspansji. Do badań mikrostruktury zastosowano mikroskopię skaningową z równoczesną analizą rentgenowską w mikroobszarze. Z przeprowadzonych badań wynika, że wielkość ekspansji zależy od zawartości potasu i sodu w cemencie, a szybkość spadku stężenia jonów sodu i potasu w roztworze w porach zaprawy wskazuje na dalej postępującą reakcję z krzemionką i towarzyszącą ekspansje zaprawy. Wskaźnikiem umożliwiającym przewidywanie przebiegu dalszej reakcji kruszyw z alkaliami może być zawartość alkaliów w fazie ciekłej. Wyniki doświadczeń przemawiają na korzyść hipotezy stwierdzającej, że jony wapniowe zastępują jony sodu i potasu w żelu uwalniając te składniki do roztworu i przyczyniając się do dalszego wzrostu ekspansji. Stąd wpływ obecności wodorotlenku wapnia w zaprawie jest niekorzystny. Wtórny ettringit towarzyszący procesowi destrukcji betonu jest prawdopodobnie wynikiem karbonatyzacji uwodnionych glinianów wapniowych, rola ettringitu w ekspansji wymaga jednak dalszych badań.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.