Изучение потенциала позднепермских совокупных ресурсов для использования в инженерных сооружениях посредством геотехнического, геохимического и петрографического анализа.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5088 (2023) Цитировать эту статью

694 доступа

Подробности о метриках

Китайско-Пакистанский экономический коридор (КПЭК) — это текущий мегастроительный проект в Пакистане, который требует дальнейшей разведки новых природных ресурсов в совокупности для облегчения масштабного строительства. Таким образом, позднепермские пласты известняка Чхидру и Варгала были предусмотрены для ресурсов заполнителей, чтобы оценить их оптимальный способ использования в строительстве посредством детального геотехнического, геохимического и петрографического анализа. Геотехнический анализ проводился по стандартам BS и ASTM с использованием различных лабораторных исследований. Для установления взаимных корреляций между физическими параметрами использовался простой регрессионный анализ. На основании петрографического анализа известняки Варгала подразделяются на аргиллиты и вакстоуны, а формация Чхидру подразделяется на микрофации вакстонов и флоатстоунов, обе из которых содержат первичные компоненты кальцита и биокластов. Геохимический анализ показал, что известняк Варгал и формация Чхидру содержат в качестве доминирующего минерала оксид кальция (CaO). Эти анализы также показали, что агрегаты известняка Варгала не подвержены щелочно-агрегатным реакциям (AAR), тогда как формация Чхидру имеет тенденцию быть восприимчивой к AAR и вредной. Кроме того, было обнаружено, что коэффициент детерминации и прочностные характеристики, например, предел прочности при неограниченном сжатии и испытание на точечную нагрузку, обратно пропорциональны концентрации биокластов и напрямую связаны с содержанием кальцита. На основании геотехнического, петрографического и геохимического анализа известняк Варгал оказался важным потенциальным источником как для малых, так и для крупномасштабных строительных проектов, таких как CPEC, но агрегаты формации Чхидру следует использовать с особой осторожностью из-за высокого содержания кремнезема. содержание.

Из-за высокого спроса на бетон требуется значительный объем природных ресурсов1, а в современном строительстве бетон является основным элементом, представляющим собой смесь мелких и крупных заполнителей, воды и цемента, которые можно сформовать перед застыванием в плотную массу. и твердая масса2. Во многих проектах гражданского строительства заполнители используются в качестве армирования, а также для уменьшения усадки и получения экономической выгоды3. По данным Кима4, в бетоне заполнители составляют от 75 до 85% смеси, асфальтовые смеси — от 93 до 95%, а железнодорожный балласт и дорожное основание составляют почти 100% смеси. Поэтому крайне важно изучить химические, физические, механические и минералогические свойства заполнителей из-за их влияния на прочность и долговечность бетона5,6, помимо широкого использования в строительстве. Как геотехнический материал и заполнитель щебня известняк играет важную роль в строительной отрасли благодаря своим физико-механическим свойствам7. На физико-механические и прочностные качества агрегатов щебня большое влияние оказывают петрографические особенности последующих процессов и нефтематеринских пород, такие как разломы, выветривание, складчатость и гидротермальная деятельность8. На эти физико-механические и петрографические характеристики могут влиять содержание минералов, твердость, химическая стабильность, пористость и состав. Важно проанализировать петрографию агрегатов для выявления их текстуры, минералогии, биокластов, матричного типа, микротрещин и текстурного типа9. Некоторые ученые исследовали и прогнозировали технические качества заполнителей на основе их петрографических и физических характеристик6,10.

В области геотехники и горной инженерии используются различные системы классификации горных пород, которые в первую очередь основаны на механических параметрах, таких как прочность на одноосное сжатие, модуль Юнга, прочность на растяжение, коэффициент Пуассона и испытания на точечную нагрузку. Тем не менее, именно минеральный состав породы определяет, пригодна она или нет для использования в качестве строительного материала1. Первостепенное значение имеет влияние физико-механических свойств на качество заполнителя, кроме особенностей бетона, в том числе щелочно-агрегатной реакции (ЩАР), долговечности и прочности11. Прочность, эксплуатационные характеристики и долговечность бетона могут быть поставлены под угрозу, если не принять адекватные меры для предотвращения AAR12. В присутствии некоторых реакционноспособных минералов, таких как напряженный SiO2 и CaMg(CO3)2, щелочи реагируют с образованием кремнеземной реакции Алаклаи (ASR) и карбонатной реакции Алакали (ACR) соответственно8,13. Впоследствии после многих лет исследований было показано, что некоторые агрегаты не только реактивны, но и создают прочные связи на периферийных уровнях как агрегата, так и смеси. Таким образом, с помощью петрографического и химического анализа конструкционного бетона можно обнаружить химически активные и нереакционноспособные минералы, оценить реакционные каймы, силикатные гели, микро/макро/макроструктурные свойства и карбонизацию13.