Assessment of possibility of decreasing alkali reactivity of aggregates by using pozzolanic materials

openaccess, Vol. 626 (10) 2024 / piątek, 25 października, 2024

Ocena możliwości obniżenia reaktywności alkalicznej kruszyw przez dodatek materiałów pucolanowych

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2024.10.06

citation/cytuj: Chyliński F., Kupisz P., Michalik A., Zychowicz J.  Assessment of possibility of decreasing alkali reactivity of aggregates by using pozzolanic materials. Materiały Budowlane. 2024. Volume 626. Issue 10. Pages 50-56. DOI: 10.15199/33.2024.10.06

The article presents preliminary research results aimed at assessing the possibility of reducing the alkaline reactivity of silicate aggregates (ASR– Alkali-Silica Reaction) by the addition of two pozzolanic materials – siliceousfly ash and waste ilmenite mud generated in the titanium dioxide production process. The tests involved quartzite aggregate, which has good physical and mechanical properties, however this aggregate is characterized by significant alkaline reactivity and is therefore not used for the production of concrete. The results of preliminary tests confirmed the potential possibility of reducing the risk of ASR by adding pozzolanic materials, including waste ilmenite mud.

W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań, których celem jest ocena możliwości obniżenia reaktywności alkalicznej kruszyw krzemianowych (ASR – Alkali-Silica Reaction) przez dodatek dwóch materiałów pucolanowych – krzemionkowego popiołu lotnego oraz odpadowego szlamu ilmenitowego powstającego w procesie produkcji bieli tytanowej. Badaniom poddano kruszywo kwarcytowe, odznaczające się dobrymi właściwościami fizykomechanicznymi, ale kruszywo to cechuje się dużą reaktywnością alkaliczną i dlatego nie jest stosowane do produkcji betonu. Wyniki wstępnych badań potwierdziły możliwość obniżenia ryzyka ASR przez dodatek materiałów pucolanowych, w tym również odpadowego szlamu ilmenitowego.
alkaline reactivity of aggregates; quartzite aggregate; pozzolanic additives; siliceous fly ash; waste ilmenite mud.

reaktywność alkaliczna kruszyw; kruszywo kwarcytowe; dodatki pucolanowe; popiół lotny krzemionkowy; odpadowy szlam ilmenitowy.
  1. Czarnecki L. Zrównoważone wyroby budowlane – piękna idea, konieczność cywilizacyjna czy też imperatyw termodynamiczny. Matereriały Budowlane. 2022; vol. 1, no. 1: 66 – 69.
  2. Pietrzykowski P, Brzeziński D, Miśkiewicz W, Tymiński M. Mineralne kruszywa naturalne. Warszawa: Państwowy Instytut Geologiczny, 2020.
  3.  Kukielska D, Góralczyk S. Reaktywność alkaliczna kruszyw. Min. Sci. –Miner. Aggregates, vol. 22, no. 1, pp. 101–110.
  4.  Facilities N, Service, E Hueneme P, ForceA, Engineer C,Agency S. Report on Alkali-Aggregate Problems on Portland Cement Concrete Airfield Pavements, no. September, 2006.
  5. Stark D. Handbook for The Identification of Alkali-SiIica Reactivity in Highway Structures. 1991; p. 49.
  6.  Garbacik A, Hernik K, Adamski G, Glinicki MA. Reaktywność alkaliczna krajowych kruszyw – cele i założenia projektu ASR-RID, in Dni Betonu, 2016.
  7.  Rønning TF, Wigum BJ, Lindgård J. Recommendation of RILEMTC 258- AAA: RILEMAAR-10: determination of binder combinations for non-reactive mix design using concrete prisms – 38 °C test method.Mater. Struct. Constr. 2021; vol. 54, no. 6.
  8.  AASHTO PP65-11 Standard Practice for Determining the Reactivity of Concrete Aggregates and Selecting Appropriate Measures for Preventing Deleterious Expansion in New Concrete Construction.AmericanAssociation of State Highway and Transportation Officials, 2011.
  9.  ASTMC1567-04 Standard TestMethod for Determining the PotentialAlkali- Silica Reactivity of Combinations of Cementitious Materials and Aggregate (Accelerated Mortar-Bar Method), Annu. B. ASTM Stand. 2005; vol. 04.02, pp. 774–778.
  10.  Chyliński F. MicrostructuralAssessment of PozzolanicActivity of Ilmenite MudWaste Compared to Fly Ash in Cement Composites. 2024; pp. 1–19.
  11.  Selecting Measures to Prevent Deleterious Alkali-Silica Reaction in Concrete Rationale for the AASHTO PP65 Prescriptive Approach. US Department of Transportation, Federal Highway Administration, 2012.
  12. Chyliński F, Bobrowicz J, Łukowski P. Undissolved Ilmenite Mud from TiO2 Production – Waste or a Valuable Addition to Portland Cement Composites? Materials (Basel). 2020; vol. 13 (16), no. 3555.
  13.  Chyliński F, Kuczyński K, Łukowski P. Application of Ilmenite Mud Waste as an Addition to Concrete. Materials (Basel). 2020; vol. 13, no. 4, p. 866.
  14.  PN-EN 12390-3:2019-07 Badania betonu – Część 3:Wytrzymałość na ściskanie próbek do badań. Warszawa, Polska: Polski Komitet Normalizacyjny, 2019.
  15.  PN-EN 12390-2:2019-07 Badania betonu – Część 2:Wykonywanie i pielęgnacja próbek do badań wytrzymałościowych. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny, 2019.
  16.  ASTM C1293 Standard Test Method for Determination of Length Change of Concrete Due toAlkali-Silica Reaction.American Society for Testing andMaterials, 2023.
  17.  PN-EN 206+A2:2021-08 Beton – Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny.
  18.  Procedura Badawcza GDDKiA PB/2/18 Instrukcja badania reaktywności kruszyw w temperaturze 38°C według ASTM C1293/RILEMAAR-3. Generalna Dyrekcja Dróg Krajowych i Autostrad, 2019.
  19.  PN-EN 450-1:2012 Popiół lotny do betonu – Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności. Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny, 2012.
  20.  PN-B-06265:2022-08 Beton –Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność – Krajowe uzupełnienie PN-EN 206+A2: 2021-08.Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny, 2018.
  21.  Neville A. M. Properties of Concrete, no. 5th edition. 2011.
  22.  Jamroży Z. Beton i jego technologie. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2015.
dr inż. Filip Chyliński, Building Research Institute
ORCID: 0000-0002-7322-8087
mgr inż. Piotr Kupisz, Building Research Institute
ORCID: 0000-0002-8816-8250
dr inż. Agnieszka Michalik, Building Research Institute
ORCID: 0000-0003-3586-9985
dr inż. Jacek Zychowicz, Military University of Technology
ORCID: 0000-0002-2153-0081

dr inż. Filip Chyliński, Building Research Institute
ORCID: 0000-0002-7322-8087

Correspondence address: f.chylinski@itb.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2024.10.06

Article in PDF file

Received: 13.08.2024 / Artykuł wpłynął do redakcji: 13.08.2024 r.
Revised: 24.08.2024 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 24.08.2024 r.
Published: 22.10.2024 / Opublikowano: 22.10.2024 r.