Leelis-räni reaktsiooni katselise uurimise II etapp

Abstract

Käesolevas lõputöös anti ülevaade leelis-räni reaktsioonist (ASR) ning selle enim levinud uurimise meetoditest. Samuti tutvustati mujal maailmas avastatud ASR-i juhtumeid olemasolevatel konstruktsioonidel ning käsitleti jämetäitematerjali purustamise protsessi ja metoodika mõju RILEM AAR-2 katse tulemustele. Teistes riikides teostatud uuringud toovad välja, et purustatud jämetäitematerjaliga valmistatud katsekehad näitavad suuremat pikenemist, kusjuures lõugpurustiga töödeldud jämetäitematerjaliga valmistatud mördivardad pikenevad rohkem kui rullpurustiga valmistatud katsekehad. Lõputöö teises osas tutvustati ASR uurimiseks valitud RILEM AAR-2 metoodikat, kirjeldati läbi viidud katseid ja saadud tulemusi. Mördivarda pikenemise katsetes selgus, et üks lõugpurustiga purustatud Eesti jämetäitematerjal on leelis-räni reaktsioonile vastuvõtlik. Kuuest uuritud jämetäitematerjalist, viis Eesti ja üks Soome päritolu, ületasid Eesti Sopimetsa II karjääri killustikuga valmistatud mördipulgad reaktiivsuse II klassi piirmäära 14-päevase katseperioodi jooksul, jõudes pikenemiseni 0,296%. Katseperioodi pikendamisel 28 päevani pikenesid Sopimetsa II katsekehad 0,372%-ni. Teiste karjääride katsekehad ei ületanud 14 päeva jooksul I klassi alampiiri ning klassifitseerusid mittereageerivateks. Olemasoleva ASR sertifikaadiga Soome Parainen karjääri jämetäitematerjaliga valmistatud mördipulgad pikenesid 14 päeva jooksul 0,099% ning 28 päeva jooksul 0,124%, jõudes I reaktiivsusklassi. Lisaks dokumenteeriti purustatud jämetäitematerjali morfoloogiat, mis võib olla aluseks edasistele võrdluskatsetele erinevate purustamismeetoditega. Olemasolevate konstruktsioonide esmases uuringus teostati välikatsed ASR Detect komplektiga viiel objektil ning ühel konstruktsiooni tükil Tallinna Tehnikakõrgkooli laboris. Võimalik leelis-räni reaktsioon tuvastati kahel objektil, kusjuures mõlemal juhul viitas tulemus nii algfaasis kui ka arenenud ASR-le. Saadud tulemuste põhjal ei ole võimalik teha lõplikke järeldusi ilma täiendavate laboratoorsete analüüsideta – tulemused vajavad kinnitamist petrograafilise analüüsiga. Lõputöö tulemuste põhjal järeldati, et leelis-räni reaktsioon võib esineda Eesti jämetäitematerjalidel ja olemasolevatel konstruktsioonidel, kuid selle täpsemaks hindamiseks on vaja edaspidiseid uuringuid. Katsetulemuste tõlgendamisel tuleb arvestada, et kasutatud lõugpurusti võis mõjutada katsekehade pikenemist. Järgnevates uuringutes on vajalik laiendada jämetäitematerjalide proovide hulka, teostada võrdluskatsed erinevate purustamismeetoditega ning viia läbi pikaajalised katsed RILEM AAR-3 ja AAR-4 metoodikate järgi. Täiendavalt on vajalik viia läbi välikatsed muudel objektidel, et saada täpsem ülevaade leelis-räni reaktsiooni esinemisest Eestis. Töö tulemused on kasulikud ehitusinseneridele, ehitiste omanikele ja betoonitootjatele. Need võimaldavad teha teadlikumaid otsuseid jämetäitematerjalide valikul ja hinnata võimalikke leelis-räni reaktsiooni riske betoonkonstruktsioonide ehitamisel ja ekspluatatsioonis.

The aim of this graduation thesis is to evaluate the potential for alkali-silica reaction (ASR) in Estonian aggregates and to provide an initial assessment of the presence of ASR in both its beginning and advanced stages in existing structures. The graduation thesis is composed of six chapters. Chapters 1 through 3 provide background information on alkali-silica reaction, the role of aggregates in ASR, and describe existing structures in other countries where ASR has been detected. Chapters 4 and 5 describe the testing methodology used and present the results obtained. Chapter 6 outlines further testing recommendations based on the findings of this thesis. Aggregates from five Estonian and one Finnish quarry were tested using the RILEM AAR-2 accelerated mortar-bar methodology using 25×25×285 mm bars, with expansion monitored over 28 days. After 14 days in 1 M NaOH solution, specimens containing Estonian Sopimetsa II aggregate exceeded both the 0,1% and 0,2% expansion limits, reaching 0,296%, classifying them as likely reactive. By 28 days, expansion had increased further to 0,372%. All other Estonian aggregates remained below the 0,1% limit at 14 days, classifying them as likely non-reactive. The Finnish aggregate exceeded the 0,1% limit at 15 days reaching 0,102% and measured at 0,114% on day 28, though existing AAR-1 petrographic and AAR-2 reports confirm its non-reactivity. This elevated expansion may be related to fine particle morphology produced by the jaw crusher and warrants further investigation. The shape of crushed aggregates was also documented to support future studies. For the assessment of existing structures, the James Instruments ASR Detect kit was used under both laboratory and field conditions across six structures. Both beginning and advanced stages of ASR were identified in two cases. These results represent an initial assessment only, and further laboratory testing is required to confirm the findings. Reliable assessment of ASR requires consideration of multiple factors, including mineral composition and crushed particle shape. It is recommended to conduct further aggregate studies using petrography and longer duration tests such as AAR-3 and AAR-4, and to expand structural testing beyond the six structures examined in this thesis. The main aim of the thesis was partially achieved, establishing a baseline for further ASR research in Estonia.