地質工学、地球化学、岩石学的分析を通じて、工学構造物に利用できるペルム紀後期の骨材資源の可能性を探る

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5088 (2023) この記事を引用

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中国・パキスタン経済回廊（CPEC）はパキスタンで進行中の大規模建設プロジェクトであり、大規模な建設を促進するには骨材の新たな天然資源のさらなる探査が必要である。 したがって、詳細な地質工学的、地球化学的、および岩石学的分析を通じて、建設利用の最適な方法を評価するために、骨材資源としてチドルおよびワルガル石灰岩の後期ペルム紀の地層が想定されました。 地質工学解析は、さまざまな実験室試験を利用して、BS および ASTM 規格に基づいて実行されました。 単純な回帰分析を使用して、物理パラメータ間の相互相関を確認しました。 岩石学的分析に基づいて、ワーガル石灰岩は泥岩とワッケ岩に分類され、チドル層はワッケストーンとフロートストーンの微細相に分類され、どちらも方解石とバイオクラストの主成分を含んでいます。 地球化学分析により、ワルガル石灰岩とチドル層には主な鉱物含有量として酸化カルシウム (CaO) が含まれていることが明らかになりました。 これらの分析では、ワルガル石灰岩骨材はアルカリ骨材反応 (AAR) に対して脆弱ではないが、チドル層は AAR の影響を受けやすく、有害である傾向があることも示しました。 さらに、決定係数と強度特性、たとえば一軸圧縮強度や点荷重試験は、バイオクラスト濃度と逆相関し、方解石含有量と直接関係していることが判明した。 地質工学的、岩石学的、地球化学的分析に基づいて、ワーガル石灰岩はCPECなどの小規模および大規模建設プロジェクトの両方にとって重要な潜在的な供給源であることが証明されましたが、Chidru層骨材はシリカを多く含むため、特に注意して使用する必要があります。コンテンツ。

コンクリートの需要が高いため、大量の天然資源が必要とされ1、現代の建設には、細骨材から粗骨材、水、セメントを混合した基本的な要素としてコンクリートが必要とされており、これをしっかりと固める前に成形することができます。および固体の塊2。 多くの土木プロジェクトでは、収縮を軽減して経済的利益をもたらすだけでなく、補強材として骨材を使用しています3。 Kim4 氏によると、コンクリートでは、骨材が混合物の 75 ～ 85% を構成し、アスファルト混合物が 93 ～ 95% を構成し、鉄道バラストと道路基盤が混合物のほぼ 100% を構成します。 したがって、建設での広範な使用以外にも、骨材がコンクリートの強度と耐久性に影響を与えるため、骨材の化学的、物理的、機械的、鉱物学的特性を検査することが不可欠です5,6。 石灰石は、地盤工学材料および砕石の集合体として、その物理的および機械的特性に基づいて建設業界で重要な役割を果たしています7。 破砕された岩石骨材の物理機械的および耐久性の品質は、断層、風化、褶曲、熱水活動など、その後のプロセスや原岩の岩石学的特徴に大きく影響されます8。 これらの物理機械的および岩石学的特性は、鉱物含有量、硬度、化学的安定性、気孔率、および組成によって影響を受ける可能性があります。 骨材の組織、鉱物学的特徴、バイオクラスト、マトリックスの種類、微小破壊、および組織のタイプを特定するには、骨材の岩石学を分析することが重要です9。 一部の学者は、骨材の岩石学的および物理的特性に基づいて、骨材の工学的品質について調査し、予測を行っています6,10。

地盤工学および岩石工学の分野では、主に一軸圧縮強度、ヤング率、引張強度、ポアソン比、点荷重試験などの機械的パラメーターに基づいたさまざまな岩石分類システムが使用されています。 それにもかかわらず、岩石が建築材料としての使用に適しているかどうかを決定するのは、岩石の鉱物組成です1。 骨材の品質に対する物理機械的品質の影響は最も重要であり、アルカリ骨材反応 (AAR)、耐久性、強度などのコンクリート関連の特徴以外にも考慮する必要があります11。 AAR12 を防ぐために適切な措置を講じないと、コンクリートの強度、性能、耐久性が損なわれる可能性があります。 ひずみ SiO2 や CaMg(CO3)2 などの特定の反応性鉱物の存在下では、アルカリが反応して、それぞれアラクライ シリカ反応 (ASR) とアラカリ炭酸塩反応 (ACR) を生成します 8,13。 その後、長年の研究の結果、特定の凝集体は反応性があるだけでなく、凝集体と混合物の両方の周囲レベルで強力な結合を生成することが示されました。 したがって、構造コンクリートの岩石学的分析および化学分析を使用すると、反応性および非反応性鉱物を検出し、反応リム、ケイ酸塩ゲル、ミクロ/マクロ/マクロ構造特性、および炭酸化を評価できます13。