Alkali-silica reactivity criteria for concrete aggregates

Abstract

In this study, the suitability of the threshold alkali level, TAL, the kinetic parameter, In k, and the microstructural disorder coefficient, Cd, of the aggregates, taken as alkali-silica reactivity criteria, was assessed using different typologies of Italian natural ASR-susceptible aggregates of known field performance. The TAL, In k, and Cd were determined using a modified version of the RILEM AAR-3 concrete prism expansion test, the ASTM C1260 mortar-bar expansion test, and the infrared spectroscopy test, respectively. It was found that the three reactivity criteria are all appropriate for discriminating between reactive and innocuous aggregates. However, the TAL proves to be a more suitable criterion for interpreting the field performance data of the aggregates investigated. There exists a linear relationship between TAL and In k, or between TAL and Cd, which provides a rapid means of estimating the threshold alkali levels of ASR-susceptible aggregates from the results of the ultra-accelerated mortar-bar test and/or the infrared spectroscopy test. A TAL-based classification of the degree of reactivity of the aggregates, as well as some modifications of the reactivity domains established by the infrared spectroscopy method are also proposed.

Résumé

Dans cette étude on a vérifié la fiabilité du Niveau de Seuil des Alcalis, NSA, du paramètre cinétique, In k, et du coefficient de désordre microstructurel, Cd, comme critères de réactivité alcalis-silice (A-S), en utilisant de différentes typologies de granulats naturels d'origine italienne susceptibles de manifester cette réactivité et dont le comportement en service à long terme était bien connu. Les paramètres de réactivité NSA, In k et Cd ont été déterminés respectivement au moyen de l'essai d'expansion sur des éprouvettes de béton RILEM AAR-3 dûment modifié, de l'essai d'expansion sur des éprouvettes de mortier ASTM C1260 et de l'essai de spectrographie infrarouge. Les résultats montrent que tous les trois critères sont bien appropriés pour distinguer les granulats réactifs de ces non réactifs. Toutefois, le paramètre NSA se révèle le plus approprié pour évaluer les donnés de comportement en service des granulats examinés. Il existe une relation linéaire entre NSA et In k, ou entre NSA et Cd, en mesure de fournir un moyen rapide pour estimer le Niveau de Seuil des Alcalis des granulats susceptibles de réaction A-S à partir des résultats de l'essai ultra-accéléré sur des éprouvettes de mortier et/ou de la spectrographie infrarouge. On a aussi proposé un classement du niveau de réactivité des granulats basé sur le paramètre NSA et un changement des critères de réactivité établis par la méthode de spectrographie infrarouge.