Classification of Icelandic Aggregates and Effect on Concrete Properties

Abstract

Tilslag er volummessig den største bestanddelen i betong og har stor påvirkning på betongens egenskaper. Naturlige sand- og grusforekomster er en begrenset ressurs i verden, og det er av avgjørende betydning å kjenne til egenskapene og utnytte dem i samsvar med kvaliteten. Egenskapene til 16 ulike tilslag-fraksjoner fra 6 ulike uttak, samt to referanse-tilslag, ble vurdert i forbindelse med funksjonstesting i betong. De undersøkte betongegenskapene inkluderte fryse-tine motstand, trykkfasthet, elastisk modul, vannbehov og alkalireaktivitet. Tilslagsmaterialene ble også vurdert utfra bruk i ulike typer av betong, både beskrevet i islandsk bygningsforskrift nr. 112, og innendørs betong.

Konklusjonene fra prosjektet er at alle de undersøkte tilslagsmaterialene er egnet for innendørs betong. For utendørs betong, med eller større eller mindre grad av salteksponering, er alle de grove tilslagsmaterialene egnet, unntatt 16/32 mm materialet fra uttaket i Kiðafell. For de fine tilslagsmaterialene er tilslaget fra Skorholt og Lambafell egnet, men ytterligere testing av finfraksjonen er nødvendig fordi målet var å teste vannbehovet. Det ble observert en god korrelasjon mellom fryse-tine motstanden til tilslagsmaterialer og betongens fryse-tine motstand, og mellom betongens elastiske modul og tilslagets porøsitet og vannabsorpsjon. En høyere trykkfasthet ble observert for grove tilslag med grov og ru overflatetekstur, sammenlignet med tilslag som hadde en jevnere overflate. For de fine tilslagene ble det observert lavest vannbehov i tilslagsmaterialene fra uttakene: Skorholt, Kiðafell og Þerney. To fine tilslagsmaterialer fra Kiðafell og Þerney var alkalireaktive i henhold til RILEM AAR-2, testet med en høy-alkalisk sement. Men tidligere undersøkelse, og resultater fra RILEM AAR-3 og utendørs felteksponering, der grovt tilslag fra Kiðafell ble testet med lavalkalisk sement, viser mulighetene av å produsere en ikke-reaktiv betong med reaktivt tilslag.

Aggregates are the largest constituent in concrete by volume and have a profound influence on concrete properties. Natural sand and gravel deposits are a depleting resource in the world and it is of vital importance to know the aggregate properties and utilize them in accordance with their quality. The properties of 16 different aggregate size fractions from 6 quarries and two reference aggregates were assessed in conjunction with performance tests in concrete. The concrete properties tested include freeze-thaw resistance, compressive strength, elastic modulus, water demand and alkali-silica reactivity. The aggregates were also assessed for suitability for outdoor concrete types set by the Icelandic Building Code nr. 112 and for indoor concrete.

The research concludes that all aggregates are suitable for indoor concrete. For outdoor concrete mostly free from salt exposure and outdoor concrete exposed to salt, all coarse aggregates, except Kiðafell 16/25, are suitable. For the fine aggregates, the aggregates from Skorholt and Lambafell are suitable, but further testing is needed for the other fine aggregates as the aim was to test their water demand. A strong correlation was observed between aggregate's freeze-thaw resistance and concrete's freeze-thaw resistance and between concrete's elastic modulus and aggregate's porosity and water absorption. A higher compressive strength was observed for coarse aggregates with rough honeycombed surface texture compared to smooth aggregates. For the fine aggregates, the lowest water demand was observed in aggregates from Skorholt, Kiðafell, and Þerney. Two fine aggregates from Kiðafell and Þerney were alkali-reactive according to RILEM AAR-2 with high-alkali cement, but previous research and data from RILEM AAR-3 and field exposure site with Kiðafell coarse aggregate and low-alkali cement demonstrate the possibility of producing non-reactive concrete with reactive aggregates.