Explorer le potentiel des ressources en agrégats du Permien supérieur pour une utilisation dans les ouvrages d'art à travers des analyses géotechniques, géochimiques et pétrographiques

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5088 (2023) Citer cet article

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Le corridor économique Chine-Pakistan (CPEC) est un méga-projet de construction en cours au Pakistan qui nécessite une exploration plus approfondie de nouvelles ressources naturelles d'agrégats pour faciliter une construction à grande échelle. Par conséquent, les strates du Permien supérieur de Chhidru et de Wargal Limestone pour les ressources en agrégats ont été envisagées pour évaluer leur mode optimal d'utilisation en construction grâce à des analyses géotechniques, géochimiques et pétrographiques détaillées. L'analyse géotechnique a été réalisée selon les normes BS et ASTM à l'aide de différents tests de laboratoire. Une simple analyse de régression a été utilisée pour vérifier les corrélations mutuelles entre les paramètres physiques. Sur la base de l'analyse pétrographique, le calcaire de Wargal est classé en mudstones et wackestone, et la formation de Chhidru est classée en microfacies de wackestone et de floatstone, tous deux contenant des constituants primaires de calcite et de bioclastes. L'analyse géochimique a révélé que le calcaire de Wargal et la formation de Chhidru contiennent de l'oxyde de calcium (CaO) comme teneur minérale dominante. Ces analyses ont également montré que les agrégats de calcaire de Wargal ne sont pas vulnérables aux réactions alcali-agrégat (AAR), alors que la Formation de Chhidru a tendance à être sensible aux AAR et nocive. De plus, le coefficient de détermination et les caractéristiques de résistance, par exemple la résistance à la compression non confinée et les tests de charge ponctuelle, ont été inversement associés aux concentrations de bioclastes et directement liés à la teneur en calcite. Sur la base des analyses géotechniques, pétrographiques et géochimiques, le calcaire de Wargal s'est avéré être une source potentielle importante pour les projets de construction à petite et à grande échelle, tels que le CPEC, mais les agrégats de la formation Chhidru doivent être utilisés avec une prudence particulière en raison de leur teneur élevée en silice. contenu.

En raison de la forte demande de béton, un volume important de ressources naturelles est nécessaire1, et la construction moderne utilise le béton comme élément fondamental, qui est un mélange d'agrégats fins à grossiers, d'eau et de ciment qui peut être moulé avant de former un béton étanche. et masse solide2. De nombreux projets de génie civil utilisent des granulats comme renforcement, ainsi que pour réduire le retrait et apporter des avantages économiques3. Selon Kim4, dans le béton, les granulats composent 75 à 85 % du mélange, tandis que les mélanges asphaltiques représentent 93 à 95 % et que le ballast ferroviaire et la couche de base constituent près de 100 % du mélange. Par conséquent, il est impératif d’examiner les propriétés chimiques, physiques, mécaniques et minéralogiques des granulats en raison de leurs effets sur la résistance et la durabilité du béton5,6, en dehors de leur utilisation intensive dans la construction. En tant que matériau géotechnique et agrégat de roche concassée, le calcaire joue un rôle majeur dans l’industrie de la construction de par ses propriétés physiques et mécaniques7. Les qualités physico-mécaniques et de durabilité des agrégats de roche concassée sont fortement influencées par les caractéristiques pétrographiques des processus ultérieurs et de la roche mère, telles que les failles, l'altération, le plissement et l'activité hydrothermale8. Ces caractéristiques physico-mécaniques et pétrographiques peuvent être affectées par la teneur en minéraux, la dureté, la stabilité chimique, la porosité et la composition. Il est important d'analyser la pétrographie des granulats afin d'identifier leur texture, leur minéralogie, leurs bioclastes, leur type de matrice, leurs microfractures et leur type de texture9. Certains chercheurs ont examiné et fait des prédictions sur les qualités techniques des granulats en fonction de leurs caractéristiques pétrographiques et physiques6,10.

Les domaines de la géotechnique et du génie des roches utilisent divers systèmes de classification des roches qui sont principalement basés sur des paramètres mécaniques tels que la résistance à la compression uniaxiale, le module d'Young, la résistance à la traction, le coefficient de Poisson et les tests de charge ponctuelle. Néanmoins, c’est la composition minérale d’une roche qui détermine si elle convient ou non à une utilisation comme matériau de construction1. L'impact des qualités physicomécaniques sur la qualité des granulats est d'une importance primordiale, outre les caractéristiques liées au béton, notamment la réaction alcali-granulats (RAA), la durabilité et la résistance doivent également être prises en considération11. La résistance, les performances et la durabilité du béton peuvent être compromises si des mesures adéquates ne sont pas prises pour prévenir l'AAR12. En présence de certains minéraux réactifs, comme le SiO2 filtré et le CaMg(CO3)2, les alcalis réagissent pour produire respectivement la réaction de silice d'Alaklai (ASR) et la réaction de carbonate d'Alakali (ACR)8,13. Après des années de recherche, il a été démontré que certains agrégats sont non seulement réactifs mais produisent également des liens forts aux niveaux périphériques à la fois de l'agrégat et du mélange. Par conséquent, grâce aux analyses pétrographiques et chimiques du béton structurel, les minéraux réactifs et non réactifs peuvent être détectés, les bords de réaction, les gels de silicate, les propriétés micro/macro/macrostructurelles et la carbonatation peuvent être évalués13.