Laboratory studies of properties of the stone masonry in the Old Aswan Dam

Abstract

The paper describes the results of mechanical and physical tests carried out on the masonry of the Old Aswan Dam for later assessment of its seismic stability and structural integrity. Mechanical tests were performed on 150 mm diameter cores obtained from various stages of construction of the dam. Tests indicate that the masonry in the first heightening exhibits higher strength characteristics than the masonry in the rest of the dam. Noticeably lower strength properties of the masonry in the second heightening were due to a higher water/cement ratio. The weakest link in the masonry of all three stages of construction from the point of view of its mechanical performance was the granite-mortar interfacial region. Analyses of test results show that the modulus of elasticity and the splitting tensile strength of the masonry may be expressed as a function of the compressive strength using the power regression equation and the logarithmic regression equation, respectively. The split cylinder test provides a more reliable measure of the tensile strength of the stone masonry than the direct tension test. In general, a wide scatter of test results in relation to the mean value appeared to be an inherent characteristic of this type of masonry. Variations were more pronounced in the case of the Poisson’s ratio test and in all instances when fracture at the horizontal mortar-stone interface was a primary mode of failure.

Resume

On décrit les résultats d’essai physiques et mécaniques exécutés sur la maçonnerie de l’Ancien Barrage d’Assouan pour évaluer ultérieurement sa stabilité sismique et son intégrité structurelle. Les essais mécaniques ont été faits sur des carottes d’un diamètre de 150 mm prélevées à différents états de la construction du barrage.

Les essais montrent que la maçonnerie du premier niveau présentent des caractéristiques de résistance supérieures à celles de la maçonnerie dans le reste du béton. L’abaissement notable des propriétés de résistance dans le second niveau s’explique par un rapport eau/ciment plus élevé. Sur les trois niveaux, la liaison qui présentait la plus faible performance mécanique se situait à l’interface granit-mortier.

L’analyse des résultats d’essai montre qu’on peut experimer le module d’élasticité de la maçonnerie et la résistance en traction par fendage (essai brésilien) comme une fonction de la résistance à la compression en utilisant respectivement l’équation de régression de puissance et l’équation de régression logarithmique. L’essai brésilien fournit une mesure plus fiable de la résistance à la traction que l’essai de traction directe. En règle générale, ce type de maçonnerie se caractérise par une large dispersion des résultats par rapport à la valeur moyenne. On a observé des écarts plus pronouncés dans la détermination du coefficient de Poisson et dans tous les cas où, à l’interface horizontale mortier-pierre, on pouvait indentifier un mode de rupture primaire.