The effect of shale in quartzite aggregate on the creep and shrinkage of concrete—A comparison with RILEM model B3

Abstract

This paper presents the results of an investigation into the effects of increasing shale content in nominally “quartzite” aggregates on the creep and shrinkage behaviour of concretes made with such aggregate. The investigation was prompted by concern because of the increasing presence of the weaker and poorly shaped shale particles appearing in the quartzite aggregates being used in the Gauteng region of South Africa. In this investigation, two strength grades of concrete were prepared using varying proportions of shale in the stone and sand fractions of the quartzite aggregates. A secondary outcome of this investigation was the opportunity to assess the effect of aggregate type on the prediction of concrete creep and shrinkage using Model B3.

The results indicate that increasing shale content in concrete has a significant effect in increasing both creep and shrinkage strains. Shrinkage increases almost linearly with increasing shale content of the total aggregate. On the other hand, shale in the sand fraction appears to have a larger effect in increasing creep than shale in the stone fraction. An assessment of the need for an aggregate-based adjustment to Model B3 is also presented.

Résumé

Cet article présente les résultats d’une recherche relative aux effects que peut avoir l’augmentation de la teneur en schiste dans des granulats nominalement “quartzites” sur le comportement des bétons faits avec de tels granulats. La présente recherche est née du souci de comprendre la teneur croissante des particules de schiste plus faibles et mal formées apparaissant dans les granulats quartzites utilisés dans la région de Gauteng en Afrique du sud. Au cours de cette recherche, deux gammes de résistance de béton ont été préparées en utilisant des proportions variables de schiste dans les fractions de pierre et de sable des granulats quartzites. La recherche a aussi été l’occasion d’évaluer les effets du type granulat sur la prévision du fluage et du retrait du béton en utilisant le modèle B3. Les résultats indiquent qu’une augmentation de la teneur de schiste dans du béton a un effet significatif sur l’augmentation des contraintes du fluage et du retrait. Le retrait augmente presque linéairement avec l’augmentation de la teneur en schiste du granulat total. D’autre part, le schiste dans la fraction de sable semble avoir un plus grand effet sur l’augmentation du fluage que le schiste dans la fraction en pierre. Une évaluation du besoin d’un réglage basé sur le granulat par rapport au modèle B3 est également présentée.