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

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5088 (2023) Citar este artigo

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O Corredor Econômico China-Paquistão (CPEC) é um megaprojeto de construção em andamento no Paquistão que necessita de mais exploração de novos recursos naturais de agregados para facilitar a construção extensiva. Portanto, os estratos do final do Permiano de Chhidru e Wargal Limestone para recursos de agregados foram considerados para avaliar sua forma ideal de uso de construção por meio de análises geotécnicas, geoquímicas e petrográficas detalhadas. A análise geotécnica foi realizada sob os padrões BS e ASTM com a ajuda do emprego de diferentes testes de laboratório. Uma análise de regressão simples foi empregada para verificar as correlações mútuas entre os parâmetros físicos. Com base na análise petrográfica, o Calcário Wargal é classificado em mudstones e wackestone, e a Formação Chhidru é categorizada em microfácies wackestone e floatstone, ambas contendo constituintes primários de calcita e bioclastos. A análise geoquímica revelou que o Calcário Wargal e a Formação Chhidru englobam o óxido de cálcio (CaO) como o conteúdo mineral dominante. Essas análises também mostraram que os agregados de calcário Wargal não apresentam vulnerabilidade a reações álcali-agregado (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 aos teores 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 CPEC, mas os agregados da Formação Chhidru devem ser usados ​​com cautela extra devido ao alto teor de sílica contente.

Devido à alta demanda por concreto, é necessário um volume significativo de recursos naturais1, e a construção moderna envolve o concreto como elemento fundamental, que é uma mistura de agregados finos a graúdos, água e cimento que pode ser moldado antes de se estabelecer em uma estrutura compacta. e massa sólida2. Muitos projetos de engenharia civil usam agregados como reforço, bem como para diminuir o encolhimento e proporcionar benefícios econômicos3. Segundo Kim4, no concreto, os agregados compõem de 75 a 85% da mistura, enquanto as misturas asfálticas compõem de 93 a 95%, e o lastro ferroviário e a base rodoviária constituem quase 100% da mistura. Portanto, é imprescindível o exame das propriedades químicas, físicas, mecânicas e mineralógicas dos agregados devido aos seus efeitos na resistência e durabilidade do concreto5,6, além do amplo uso na construção civil. Como material geotécnico e agregado de brita, o calcário desempenha um papel importante na indústria da construção com base em suas propriedades físicas e mecânicas7. As qualidades físico-mecânicas e de durabilidade dos agregados de rocha britada são muito influenciadas pelas características petrográficas dos processos subseqüentes e da rocha geradora, como falhamento, intemperismo, dobramento e atividade hidrotérmica8. Essas 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 engenharia geotécnica e 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, razão 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 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 a RAA12. Na presença de certos minerais reativos, como SiO2 e CaMg(CO3)2 tensos, os álcalis reagem para produzir a reação de sílica de Alaklai (ASR) e a reação de carbonato de Alakali (ACR), respectivamente8,13. Após anos de pesquisa, posteriormente, foi demonstrado que certos agregados não são apenas reativos, mas também produzem fortes ligações nos níveis periféricos tanto do agregado quanto 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 estruturais micro/macro/macro e carbonatação podem ser avaliados13.