Explorando o potencial dos recursos agregados do final do Permiano para utilização em estruturas de engenharia através de análises geotécnicas, geoquímicas e petrográficas

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5088 (2023) Citar este artigo

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O Corredor Económico China-Paquistão (CPEC) é um megaprojecto de construção em curso no Paquistão que necessita de maior exploração de novos recursos naturais agregados para facilitar a construção extensiva. Portanto, os estratos do Permiano Superior de Calcário Chhidru e Wargal para recursos agregados foram considerados para avaliar sua forma ideal de uso na construção por meio de análises geotécnicas, geoquímicas e petrográficas detalhadas. A análise geotécnica foi realizada de acordo com os padrões BS e ASTM com o auxílio de diversos testes laboratoriais. Uma análise de regressão simples foi empregada para verificar correlações mútuas entre parâmetros físicos. Com base na análise petrográfica, o calcário Wargal é classificado em argilitos e wackestone, e a Formação Chhidru é categorizada em microfácies wackestone e floatstone, ambos contendo constituintes primários de calcita e bioclastos. A análise geoquímica revelou que o calcário Wargal e a formação Chhidru abrangem o óxido de cálcio (CaO) como o conteúdo mineral dominante. Estas análises também mostraram que os agregados de calcário Wargal não apresentam vulnerabilidade às reações de agregados alcalinos (AAR), enquanto a Formação Chhidru tende a ser suscetível a AAR e deletéria. Além disso, o coeficiente de determinação e as características de resistência, por exemplo, resistência à compressão não confinada e teste de carga pontual, foram encontrados inversamente associados às concentrações de bioclastos e diretamente ligados ao teor de calcita. Com base nas análises geotécnicas, petrográficas e geoquímicas, o calcário Wargal provou ser uma fonte potencial significativa para projetos de construção de pequena e grande escala, como o CPEC, mas os agregados da Formação Chhidru devem ser usados ​​com cautela extra devido ao alto teor de sílica. contente.

Devido à elevada procura de betão, é necessário um volume significativo de recursos naturais1, e a construção moderna tem como elemento fundamental o betão, que é uma mistura de agregados finos a grossos, água e cimento que pode ser moldado antes de ser moldado numa forma estanque. e massa sólida2. Muitos projetos de engenharia civil utilizam agregados como reforço, bem como para diminuir a retração e proporcionar benefícios económicos3. Segundo Kim4, no concreto, os agregados compõem 75 a 85% da mistura, enquanto as misturas asfálticas representam 93 a 95%, e o lastro ferroviário e a base rodoviária constituem quase 100% da mistura. Portanto, é imperativo examinar as propriedades químicas, físicas, mecânicas e mineralógicas dos agregados devido aos seus efeitos na resistência e durabilidade do concreto5,6, além do uso extensivo na construção. Como material geotécnico e agregado de brita, o calcário desempenha um papel importante na indústria da construção com base nas suas propriedades físicas e mecânicas7. As qualidades físico-mecânicas e de durabilidade dos agregados de rocha britada são grandemente influenciadas pelas características petrográficas dos processos subsequentes e da rocha geradora, como falhas, intemperismo, dobramento e atividade hidrotérmica8. Estas características físico-mecânicas e petrográficas podem ser afetadas pelo conteúdo mineral, dureza, estabilidade química, porosidade e composição. É importante analisar a petrografia dos agregados para identificar sua textura, mineralogia, bioclastos, tipo de matriz, microfraturas e tipo de textura9. Alguns estudiosos examinaram e fizeram previsões sobre as qualidades de engenharia dos agregados com base em suas características petrográficas e físicas6,10.

Os campos de geotécnica e engenharia de rochas usam vários sistemas de classificação de rochas que são baseados principalmente em parâmetros mecânicos, como resistência à compressão uniaxial, módulo de Young, resistência à tração, índice de Poisson e testes de carga pontual. No entanto, é a composição mineral de uma rocha que determina se ela é adequada ou não para uso como material de construção1. O impacto das qualidades físico-mecânicas na qualidade do agregado é de suma importância, além das características relacionadas ao concreto, incluindo a reação álcali-agregado (RAA), durabilidade e resistência também devem ser levadas em consideração11. A resistência, o desempenho e a durabilidade do concreto podem ser comprometidos se não forem tomadas medidas adequadas para prevenir RAA12. Na presença de certos minerais reativos, como SiO2 e CaMg(CO3)2 tensos, os álcalis reagem para produzir a reação de sílica Alaklai (ASR) e a reação de carbonato de Alakali (ACR), respectivamente8,13. Posteriormente, após anos de pesquisa, foi demonstrado que certos agregados não são apenas reativos, mas também produzem fortes ligações nos níveis periféricos do agregado e da mistura. Portanto, usando análises petrográficas e químicas em concreto estrutural, minerais reativos e não reativos podem ser detectados, bordas de reação, géis de silicato, propriedades micro/macro/macro estruturais e carbonatação podem ser avaliadas13.