지질공학, 지구화학적, 암석 분석을 통해 엔지니어링 구조 활용을 위한 후기 페름기 골재 자원의 잠재력 탐구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5088(2023) 이 기사 인용

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중국-파키스탄 경제회랑(CPEC)은 파키스탄에서 진행 중인 대규모 건설 프로젝트로, 광범위한 건설을 촉진하기 위해 새로운 골재 천연자원에 대한 추가 탐사가 필요합니다. 따라서 페름기 후기 페름기 지층인 치드루(Chhidru)와 와갈 석회암(Wargal Limestone)의 골재 자원을 대상으로 상세한 지반공학, 지구화학적, 암석학적 분석을 통해 최적의 건설 활용 방식을 평가할 계획이다. 지반공학 분석은 다양한 실험실 테스트를 사용하여 BS 및 ASTM 표준에 따라 수행되었습니다. 물리적 매개변수 간의 상호 상관관계를 확인하기 위해 단순 회귀 분석이 사용되었습니다. 암석학적 분석에 기초하여, 와갈 석회암은 이암과 괴암으로 분류되고, 치드루 층은 방해석과 생물 쇄설의 주요 구성성분을 함유하고 있는 괴암과 부유암 미세층으로 분류됩니다. 지구화학적 분석에 따르면 Wargal 석회암과 Chhidru 층은 산화칼슘(CaO)을 주요 미네랄 함량으로 포함하고 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 분석은 또한 Wargal 석회암 집합체가 AAR(알칼리 집합체 반응)에 취약하지 않은 반면 Chhidru 층은 AAR에 취약하고 유해한 경향이 있음을 보여주었습니다. 또한, 결정계수 및 강도 특성, 예를 들어 제한되지 않은 압축 강도 및 점하중 테스트는 바이오클래스트 농도와 반비례하고 방해석 함량과 직접적으로 연관되어 있는 것으로 나타났습니다. 지질공학, 암석학 및 지구화학적 분석을 바탕으로 Wargal 석회암은 CPEC와 같은 소규모 및 대규모 건설 프로젝트 모두에 중요한 잠재적 원천임이 입증되었지만 Chhidru 층 골재는 높은 실리카로 인해 특별한 주의를 기울여 사용해야 합니다. 콘텐츠.

콘크리트에 대한 수요가 높기 때문에 상당한 양의 천연 자원이 필요하며1 현대 건축에서는 콘크리트를 기본 요소로 사용하는데, 이는 미세한 골재부터 굵은 골재, 물, 시멘트를 혼합하여 단단하게 쌓기 전에 성형할 수 있는 것입니다. 그리고 고체 질량2. 많은 토목 공학 프로젝트에서는 골재를 보강재로 사용하고 수축을 줄이고 경제적 이익을 제공합니다3. Kim4에 따르면 콘크리트에서는 골재가 75~85%, 아스팔트 혼합물은 93~95%, 철도 도상 및 도로 기초는 거의 100%를 차지합니다. 따라서 골재의 화학적, 물리적, 기계적, 광물학적 특성은 건축에 광범위하게 사용되는 것 외에도 콘크리트5,6의 강도와 내구성에 미치는 영향으로 인해 검토가 필수적입니다. 석회석은 지반공학 재료이자 파쇄된 암석의 집합체로서 물리적, 기계적 특성을 바탕으로 건설산업에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다7. 파쇄된 암석 집합체의 물리역학적 및 내구성 품질은 단층, 풍화, 습곡 및 열수 활동과 같은 후속 공정 및 근원암의 암석학적 특징에 의해 크게 영향을 받습니다8. 이러한 물리적 역학적 및 암석학적 특성은 광물 함량, 경도, 화학적 안정성, 다공성 및 구성에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 질감, 광물학, 생물 쇄설물, 매트릭스 유형, 미세 균열 및 질감 유형을 식별하기 위해 골재의 암석학을 분석하는 것이 중요합니다9. 일부 학자들은 암석학적 및 물리적 특성6,10을 기반으로 골재의 공학적 특성을 조사하고 예측했습니다.

지질 공학 및 암석 공학 분야에서는 일축 압축 강도, 영률, 인장 강도, 푸아송 비, 점 하중 시험과 같은 기계적 매개변수를 기본으로 하는 다양한 암석 분류 시스템을 사용합니다. 그럼에도 불구하고, 건축자재로 사용하기에 적합한지 여부를 결정하는 것은 암석의 광물 조성입니다1. 골재 품질에 대한 물리적 기계적 품질의 영향은 알칼리 골재 반응(AAR), 내구성 및 강도를 포함한 콘크리트 관련 특성 외에 가장 중요한 요소입니다11. AAR12를 방지하기 위한 적절한 조치를 취하지 않으면 콘크리트의 강도, 성능 및 내구성이 손상될 수 있습니다. 변형된 SiO2 및 CaMg(CO3)2와 같은 특정 반응성 광물이 있는 경우 알칼리는 반응하여 각각 Alaklai 실리카 반응(ASR) 및 Alakali 탄산염 반응(ACR)을 생성합니다8,13. 수년간의 연구 끝에 특정 골재는 반응성이 있을 뿐만 아니라 골재와 혼합물의 주변 수준에서 강한 결합을 생성한다는 것이 밝혀졌습니다. 따라서 구조 콘크리트의 암석학 및 화학 분석을 사용하여 반응성 및 비반응성 광물을 검출할 수 있으며 반응 테두리, 규산염 겔, 미세/거시/거시 구조 특성 및 탄산화를 평가할 수 있습니다13.