ASR: RID-I-37

THE ALKALINE REACTIVITY OF DOMESTIC AGGREGATES

Principal Investigator: Prof. Michał A. Glinicki


DESCRIPTION:

The objective of the research is to identify the susceptibility of minerals occurring in rock aggregates to chemical reaction with potassium and sodium hydroxides present in pore water of cementitious matrix in concrete. The alkali aggregate reaction (AAR) can cause internal expansion and cracking of material. As a result it may cause a severe damage to engineering structures and road pavements. Therefore the investigation is also practically oriented- it should result in formulation of criteria for reactivity evaluation and selection of aggregates that could be implemented in QA/AC of aggregate production in various regions of Poland. It is also expected that the technical guidelines for design of high durability concrete are developed, particularly tailored for damage prevention due to alkali aggregate reaction at relevant climatic environment and service loads. The implementation of practical results is intended in the highway administration, mining industry and building construction and road building companies.

PARTICIPANTS:

  • Institute of Ceramics and Building Materials
  • Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences

PROJECT STATUS: Completed

START DATE: 1 January 2016

END DATE: 31 March 2019


TOPICS: Alkali Aggregate Reaction, Concrete for Bridges and Pavements, Petrographic Method, Concrete Expansion Test


  
PROJECT RESULTS: List of technical specifications, journal publications and conference papers (developed by IPPT PAN during implementation and within 5 years after completion of the project)

Technical Specifications in Polish:

A. Garbacik, M.A. Glinicki, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, G. Adamski, K. Gibas, Wytyczne techniczne klasyfikacji kruszyw krajowych i zapobiegania reakcji alkalicznej w betonie stosowanym w nawierzchniach dróg i drogowych obiektach inżynierskich, GDDKiA Warszawa 2019; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw Wytyczne​_techniczne​_ASR-RID.pdf 1.22MB

Załącznik 1. Procedura Badawcza GDDKiA PB/1/18 Instrukcja badania reaktywności kruszyw metodą przyśpieszoną w 1 M roztworze NaOH w temperaturze 80°C; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw

Załącznik 2. Procedura Badawcza GDDKiA PB/2/18 Instrukcja badania reaktywności kruszyw w temperaturze 38°C według ASTM C1293/RILEM AAR-3; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw

Załącznik 3. Procedura Badawcza GDDKiA PB/3/18 Zalecenia dotyczące analizy petrograficznej kruszywa; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw

Załącznik 4. Procedura Badawcza GDDKiA PB/4/18 Określenie potencjalnej reaktywności mieszaniny cementu, dodatków mineralnych i kruszyw według zmodyfikowanej metody ASTM C1567; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw

Załącznik 5. Procedura Badawcza GDDKiA PB/5/18 Określenie potencjalnej reaktywności mieszaniny kruszyw mineralnych w betonie w warunkach cyklicznego oddziaływania temperatury 60°C i zewnętrznego dostępu alkaliów; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw

Załącznik 6. Obliczenie zawartości alkaliów w betonie; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw

Załącznik 7. Informacje z przeprowadzonych badań i dotychczasowych doświadczeń; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw

Raport Diagnostyka betonu w nawierzchni drogi S8 Wolbórz-Polichno na podstawie badań odwiertów; https://www.gov.pl/web/gddkia/reaktywnosc-kruszyw

M.A.Glinicki, D.Jóźwiak-Niedźwiedzka, G.Adamski, Wytyczne techniczne klasyfikacji kruszyw krajowych i zapobiegania reakcji alkalicznej w betonie stosowanym w nawierzchniach dróg i drogowych obiektach inżynierskich (aktualizacja), IPPT PAN Warszawa 2021; https://doi.org/10.24423/WT2021


Journal Publications in English (13):

M.A. Glinicki, K. Bogusz, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, M. Dąbrowski, ASR performance of concrete at external alkali supply - effects of aggregate mixtures and blended cement, International Journal of Pavement Engineering, 24:1, 2023, https://doi.org/10.1080/10298436.2023.2171038

K. Dziedzic, M.A. Glinicki, Risk assessment of reactive local sand use in aggregate mixtures for structural concrete, Construction and Building Materials, 408, 2023, 133826; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.133826,

M. Dąbrowski, A. Brachaczek, K. Bogusz, M.A. Glinicki, Experimental assessment of appropriate time for aggregate exposure at the surface of cement concrete pavement, International Journal of Pavement Engineering,  25:1, 2024, https://doi.org/10.1080/10298436.2024.2318607

M.A. Glinicki, Concrete durability evaluation in new built pavement sections of expressways in Poland, Cement, Wapno, Beton, 28(2), 2023, 105-119, https://doi.org/10.32047/CWB.2023.28.2.4

M.A. Glinicki, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, M. Dąbrowski, K. Bogusz, Diagnosis of ASR damage in highway pavement after 15 years of service in wet-freeze climate region, Case Studies in Construction Materials, 17, 2022, e01226, https://doi.org/10.1016/j.cscm.2022.e01226

M.A. Glinicki, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, M. Dąbrowski, K. Bogusz, P. Lisowski, Analysis of causes of damage to concrete highway pavement in central Poland, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 21(3), 2022, 183-201, https://doi.org/10.7409/rabdim.022.011

K. Bogusz, M.A. Glinicki, Volumetric stability and elastic properties of concrete subjected to simulated service exposure conditions on road pavements, Cement, Wapno, Beton, 27(6), 2022, 410-424, https://doi.org/10.32047/CWB.2022.27.6.4

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, P. Lisowski, Potential alkaline reactivity of sands from domestic deposits, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 21(3), 2022, 253-271, https://doi.org/10.7409/rabdim.022.015

A. Antolik, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, Assessment of the alkali-silica reactivity potential in granitic rocks, Construction and Building Materials, 295, 2021, 123690; https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123690

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, K. Gméling, K. Bogusz, Laboratory investigations on fine aggregates used for concrete pavements due to the risk of ASR, Road Materials and Pavement Design,  22:12, 2021, 2883-2895, https://doi.org/10.1080/14680629.2020.1796767

M.A. Glinicki, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, K. Gibas, Susceptibility of selected aggregates from sedimentary rocks to alkali-aggregate reaction, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 18, 1, 2019, 5-24; https://doi.org/10.7409/rabdim.019.001

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, M.A. Glinicki, K. Gibas, Resistance of selected aggregates from igneous rocks to alkali-silica reaction: verification, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 18, 1, 2019, 67-83; https://doi.org/10.7409/rabdim.019.005

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, K. Gibas, M.A. Glinicki, Petrographic identification of reactive minerals in domestic aggregates and their classification according to RILEM and ASTM recommendations, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 16,3, 2017, 223-239; https://doi.org/10.7409/rabdim.017.015


Journal Publications in Polish (11):

M.A. Glinicki, Ocena trwałości betonu w nowo wybudowanych odcinkach nawierzchni dróg ekspresowych w Polsce, Cement Wapno Beton, 28(2), 2023, 105-119; https://doi.org/10.32047/CWB.2023.28.2.4

K. Bogusz, M.A. Glinicki, Stabilność objętościowa i właściwości sprężyste betonu w symulowanych warunkach oddziaływania eksploatacyjnego na nawierzchnie drogowe, Cement Wapno Beton, 27(6), 2022, 410-424, https://doi.org/10.32047/CWB.2022.27.6.4

M.A. Glinicki, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, M. Dąbrowski, K. Bogusz, P. Lisowski, Analiza przyczyn uszkodzeń jednowarstwowej betonowej nawierzchni drogi ekspresowej, Roads and Bridges-Drogi i Mosty, 21, 3, 2022 , 183-201; https://doi.org/10.7409/rabdim.022.011

M.A. Glinicki, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, Reaktywność kruszywa w betonie, Materiały Budowlane, No.583, 2021, 51-54

M.A. Glinicki, Problem reaktywności kruszywa - cz. 1 rozpoznanie, Budownictwo-Technologie-Architektura, nr 1, 2019, 58-60

M.A. Glinicki, Problem reaktywności kruszywa - cz. 2 kategoryzacja i przeciwdziałanie, Budownictwo-Technologie-Architektura, nr 3, 2019, 62-65

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, M.A. Glinicki, K. Gibas, Weryfikacja odporności wybranych kruszyw ze skał magmowych na reakcję z alkaliami, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 18, 1, 2019, 67-83; doi: 10.7409/rabdim.019.005

M.A. Glinicki, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, K. Gibas, Podatność wybranych kruszyw ze skał osadowych na reakcję alkalia-kruszywo, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 18, 1, 2019, 5-24; doi: 10.7409/rabdim.019.001

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, K. Gibas, M.A. Glinicki, Rozpoznanie petrograficzne minerałów reaktywnych w kruszywach krajowych i klasyfikacja zgodnie z zasadami RILEM i ASTM, Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 16,3, 2017, 223-239; doi: 10.7409/rabdim.017.015

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, K. Gibas, M.A. Glinicki, Petrograficzna identyfikacja kruszyw podatnych na wystąpienie reakcji alkalicznej w betonie, Prace ICiMB, nr 30, 2017, 68–78

G. Adamski, A. Garbacik, M.A. Glinicki, Reaktywność alkaliczna krajowych kruszyw - założenia i cele projektu ASR-RID, Przegląd Budowlany, 87,5, 2016, 19-21


Papers Presented at International and Domestic Conferences (22):

A. Brachaczek, M.A. Glinicki, T. Manninger, S. Krispel, Comparative ASR performance of concrete at external alkali supply, 17th International Conference on Alkali-Concrete Reaction, 18-24 May 2024, Ottawa, Canada; RILEM Bookseries 49, pp. 266-274, Springer Nature 2024; https://doi.org/10.1007/978-3-031-59419-9_31

K. Bogusz, K. Dziedzic, A. Antolik, M.A. Glinicki, Odporność betonu na uszkodzenia wskutek reakcji alkalicznej kruszywa przy zewnętrznym oddziaływaniu soli odladzającej, XII Konferencja Dni Betonu - Tradycja i nowoczesność, 2023-10-09/10-11, Wisła, pp.871-884, 2023

M.A. Glinicki, Metodyka ASR-RID jako narzędzie do poszerzenia bazy kruszyw do betonu w budownictwie infrastrukturalnym, Kongres Technologów, 20.04.2023, Kielce; https://doi.org/10.13140/RG.2.2.29808.43525

M.A. Glinicki, Portland cement concrete durability evaluation in new built two-layer highway pavements in central/eastern Poland, 14th Int. Symposium on Concrete Roads 2023, Kraków

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, R. Jaskulski, K. Dziedzic, A. Antolik, Effect of low-quality calcined clay on the suppression of the alkali-silica reaction, 10th MATBUD’2023 Scientific-Technical Conference “Building Materials Engineering and Innovative Sustainable Materials”, Cracow, Poland, 19–21 April 2023; Materials Proceedings, 2023, 13(1), 15; https://doi.org/10.3390/materproc2023013015

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A.P. Fantilli, K. Dziedzic, P. Lisowski, Effect of different fibres in mitigation of alkali-silica reaction, Materials Today: Proceedings, 2023, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.03.487

A. Antolik, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, U. Diederichs, Microstructural evaluation of the real concrete pavements with potential Alkali Aggregate Reaction signs,  16th International Conference on Alkali Aggregate Reaction in Concrete, 1-3 June 2022, Lisbon, Portugal, pp.1083-1092

M.A. Glinicki, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, K. Bogusz, Application of RILEM test methods for alkali-silica reactivity evaluation of Polish aggregates for concrete road structures, 16th International Conference on Alkali Aggregate Reaction in Concrete, 1-3 June 2022, Lisbon, Portugal, pp.761-773

M.A. Glinicki, Reakcja alkalia-kruszywo w warunkach eksploatacyjnych nawierzchni drogi ekspresowej, Kolokwium online “Reaktywność alkaliczna kruszyw”, Polski Kongres Drogowy, 01.06.2021

M.A. Glinicki, Aktualizacja „Wytycznych technicznych klasyfikacji kruszyw krajowych i zapobiegania reakcji alkalicznej w betonie stosowanym w nawierzchniach dróg i drogowych obiektach inżynierskich”: główne elementy zmian – uzasadnienie merytoryczne; GDDKiA, 2.06.2021

A. Antolik, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, K. Dziedzic, K. Bogusz, M.A. Glinicki, Microscopic analysis of the alkali-silica reactivity of various origin fine aggregate, MATBUD'2020 Scientific-Technical Conference: E-mobility, Sustainable Materials and Technologies, 2020-10-19/10-21, Kraków; MATEC Web Conf., Vol.322, pp.01025-1-8, https://doi.org/10.1051/matecconf/202032201025, 2020

M.A. Glinicki, Reaktywność alkaliczna kruszyw, XVII Jesienne Warsztaty Betonowe, Opole, 27-29 listopada 2019

M.A. Glinicki, D.Jóźwiak-Niedźwiedzka, Problem reaktywności kruszywa, IV Konferencja Naukowo-Techniczna TECH-BUD'2019 -Nowoczesne Materiały, Techniki i Technologie we Współczesnym Budownictwie, Kraków 2019, 97-107

M.A.Glinicki, Ocena reaktywności alkalicznej kruszyw, XVIII Konferencja Naukowo Techniczna " Reologia w technologii betonu”, ISBN 978-83-947997-2-4, Warszawa, 2019, 61-71

M.A.Glinicki, Kryteria oceny funkcjonalnej nawierzchni betonowej z uwzględnieniem trwałości materiałów i szczelin dylatacyjnych, Międzynarodowa konferencja i wystawa „Beton w drogownictwie”, Suwałki, 10-12 kwietnia 2019, Polski Kongres Drogowy; http://kongresdrogowy.pl/files/upload/SUW2019_AGlinicki.pdf

K. Gibas, M.A. Glinicki, M. Dąbrowski, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, K. Dziedzic, ASR performance testing of air entrained concrete exposed to external alkalis, Int. Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS2019) - Novel Methods for Characterization of Materials and Structures, Edited by I.Gabrijel, C.Grosse, M.Skazlić, Proceedings PRO 128, RILEM Publications,  2019, 59-66

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, M.A. Glinicki, Investigation of potential for alkali-silica reaction in granitic aggregates, 4th International Conference on Service Life Design for Infrastructures, Delft, 27-30 August 2018, Proceedings PRO 125, RILEM, 131-134

M. Dąbrowski, D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, A. Antolik, M.A. Glinicki, Effects of cyclic wet-dry-external alkali exposure on microstructure and water permeability of air-entrained pavement concrete, 13th International Symposium on Concrete Roads, June 19-22, 2018, Berlin,1-5

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, K. Gibas, M.A. Glinicki,  Petrographic evaluation of reactive minerals in selected crushed aggregates in Poland, 13th International Symposium on Concrete Roads, June 19-22, 2018, Berlin,1-4

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, M. Dąbrowski, K. Gibas, A. Antolik, M.A. Glinicki, Alkali-silica reaction and microstructure of concrete subjected to combined chemical and physical exposure conditions, 8th Scientific-Technical Conference on Material Problems in Civil Engineering MATBUD'2018, 2018-06-25/06-27, Kraków, MATEC Web of Conferences 163, 05009 (2018); doi: 10.1051/matecconf/201816305009

D. Jóźwiak-Niedźwiedzka, M.A. Glinicki, K. Gibas, Potential for alkali–silica reaction in radiation shielding concrete containing special aggregates, 5th International Conference on Durability of Concrete Structures Jun 30–Jul 1, 2016 Shenzhen University, Shenzhen, P.R.China, doi: 10.5703/1288284316137, No.1134, 230-235, 2016

A. Garbacik, K. Hernik, G. Adamski, M.A. Glinicki, Reaktywność alkaliczna krajowych kruszyw-cele i założenia projektu ASR-RID, IX Konferencja „Dni Betonu – Tradycja i Nowoczesność”, Monografie Technologii Betonu Tom 1, ISBN: 978-83-61331-24-7, SPC, Kraków 2016,  529-538


Monograph, Phd Thesis, Award, International Collaboration – Related to the Project

M.A. Glinicki, "Inżynieria betonowych nawierzchni drogowych",Wydawnictwo Naukowe PW, Warszawa 2019; https://ksiegarnia.pwn.pl/Inzynieria-betonowych-nawierzchni-drogowych,790308952,p.html  

A. Antolik, „Wpływ środków odladzających na mikrostrukturę i zagrożenie wystąpieniem reakcji alkalicznej kruszywa granitowego w betonie nawierzchniowym”, PhD thesis, Warszawa 2022; http://www.ippt.pan.pl/repository/doktoraty/open/2023_antolik_a_doktorat.pdf

Award by the Minister of Economic Development, Labour and Technology, 2020;  http://www.ippt.pan.pl/en/news/minister-s-award-for-prof-michal-glinicki

RILEM Technical Committee 258-AAA: Avoiding alkali aggregate reactions in concrete - Performance based concept, 2016-2020; https://www.rilem.net/groupe/258-aaa-avoiding-alkali-aggregate-reactions-in-concrete-performance-based-concept-321

RILEM Technical Committee 301-ASR : Risk assessment of concrete mixture designs with alkali-silica reactive (ASR) aggregates, 2021-2025; https://www.rilem.net/groupe/301-asr-risk-assessment-of-concrete-mixture-designs-with-alkali-silica-reactive-asr-aggregates-425


New Research Projects Derived from the ASR-RID Project:

National Science Center - Preludium 21: EFFECT OF DEICING AGENTS ON THE PROPERTIES OF ALKALI-SILICA REACTION GEL PRODUCTS IN CEMENT MATRIX COMPOSITES

Principal Investigator: Aneta Brachaczek

National Science Center - Preludium 22: PREDICTION OF THERMO-ELASTIC PROPERTIES OF COMPOSITE MATERIALS IN THE SYSTEM OF ACTIVE SILICA AND ALKALI METAL HYDROXIDES IN THE FIELD OF TEMPERATURE AND GAMMA IRRADIATION

Principal Investigator: Kinga Dziedzic