Estimating the index properties of deteriorated carbonate rocks due to freeze–thaw and thermal shock weathering

Yavuz, H.; Altındağ, R.; Saraç, S.; Ugur, I.; Sengün, N.

doi:10.1016/j.ijrmms.2005.12.004

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“…Many researchers have studied the damage evolution mechanisms of rock mass [2][3][4][5][6] . Using the decay constant (λ) and half-life (N1/2) parameters, Mutlutürk [2] proposed a decay model that fitted the test results well; Yavuz et al [3] established a model equation for estimating the index properties of deteriorated carbonate rocks due to freeze-thaw cycles.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Using the decay constant (λ) and half-life (N1/2) parameters, Mutlutürk [2] proposed a decay model that fitted the test results well; Yavuz et al [3] established a model equation for estimating the index properties of deteriorated carbonate rocks due to freeze-thaw cycles. This model explains decrease in index property of a deteriorated rock depending on its initial engineering property and porosity of rock with the coefficients for a specific index property.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Damage Evolution Model of Fractured Rock Masses under Freeze-Thaw and Load Condition

Wu¹,

Lu²

2017

Proceedings of the 2017 2nd International Symposium on Advances in Electrical, Electronics and Computer Engineering (ISAEECE 20

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Abstract. Based on the freeze-thaw(F-T) and uniaxial compression test, the article focuses on the damage evolution model of rock masses under coupling action of F-T and load. In this study, a prediction model of rock under uniaxial compressive tests and F-T action was proposed in accordance with elastic-plastic theory and fatigue damage mechanics. This model was validated by the previous experiments including four kinds of rock samples. The results show that the damage evolution model is more reliable for all the chosen rocks with different geometric parameters of fissures, These conclusions lay the theoretical foundation for further development of damage evolution model of fractured rock under F-T cycles for natural building materials and engineering construction in cold regions.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

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Damage Evolution Model of Fractured Rock Masses under Freeze-Thaw and Load Condition

Wu¹,

Lu²

2017

Proceedings of the 2017 2nd International Symposium on Advances in Electrical, Electronics and Computer Engineering (ISAEECE 20

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“…Ever since the earliest experiments (1) were conducted to analyze rock performance under heating and cooling cycles, any number of studies (2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(16) have confirmed the relationship between the exposure of stonework to wide fluctuations in temperature and its decay or deterioration. Mineralogical composition, crystallography and microtexture affect a stone's response to environmental conditions, including relatively steep temperature changes.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Comportamiento físico del mármol blanco de Macael (España) por oscilación térmica de bajo y medio rango

Gordillo¹,

Pérez²

2010

Mater. construcc.

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RESUMENSe aplican ciclos de estrés térmico de medio (100/-20 ºC y 75/-20 ºC) y bajo (50/-20 ºC) rango sobre probetas de mármol blanco de Macael (Almería, España), y se evalúa ciclo a ciclo su incidencia mediante ultrasonidos. Los resultados indican un considerable descenso de velocidad de los ultrasonidos en las muestras sometidas a estrés de 100/-20 ºC, más moderado en el caso de 75/-20 ºC, poco significativo en el caso de 50/-20 ºC. Las variaciones de velocidad tienen lugar durante los primeros 5-7 ciclos, permaneciendo los valores constantes en ciclos posteriores. Los resultados proporcionados por medidas de dureza de Schmidt, y de rotura por compresión uniaxial son coincidentes con los proporcionados por los ultrasonidos. Las imágenes de microscopía petrográfica y electrónica (SEM) manifiestan una cierta descohesión granular en zonas muy superficiales de las probetas sometidas a 40 ciclos de 100/-20 ºC. La coincidencia entre los datos por las técnicas de rotura por compresión, medidas de dureza superficial y ultrasonidos indican la validez de estas dos últimas -técnicas no destructivas, NDT-en el control de la incidencia de ciclos de stress térmico sobre las características mecánicas de materiales pétreos.Palabras clave: mármol blanco Macael, deterioro termal, durabilidad, técnicas no destructivas, petrofísica. SUMMARYWhite marble specimens from Macael in the Spanish province of Almeria were exposed to narrow-(50/ -20 ºC) and medium-(100/-20 ºC and 75/-20 ºC) range thermal stress cycles. The effects were monitored with ultrasound techniques. Ultrasound velocity declined considerably in samples subjected to 100/-20 ºC cycles, more moderately when the range was 75/-20 ºC and insignificantly when it was narrowed to 50/-20 ºC. All variations were recorded in the first five to seven cycles, with values flattening thereafter. The Schmidt hardness and compression test results concurred with the ultrasound findings. Petrographic and scanning electron microscope (SEM) imaging revealed some very superficial granular decohesion in the specimens subjected to forty 100/-20 ºC cycles. The concurrent results from compression testing on the one hand and surface hardness and ultrasound measurements on the other confirmed the validity of the latter two nondestructive techniques (NDT) for determining the effects of thermal stress cycling on stone mechanical strength.K e y y w w o r r d s : white Macael marble, thermal decay, durability, non-destructive techniques, petrophysics.( * ) Universidad de Granada (Granada, España).Persona de contacto/Corresponding author: mpsaez@ugr.es INTRODUCCIÓNDesde los trabajos de (1) en los que se introdujeron estudios experimentales de calentamiento/enfriamiento de rocas, numerosos estudios han establecido de manera fehaciente la relación entre las oscilaciones térmicas a que se ven sometidos los materiales pétreos en monumentos y edificaciones, y gran parte de las diversas formas de degradación o deterioro que presentan. Aspectos como composición mineralógica y características cristalográficas...

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“…Entre sus principales ventajas figuran la de ser una técnica no destructiva y la de su fácil manejo, permitiendo la toma de una gran número de medidas sin gran esfuerzo en un período de tiempo corto, lo cual posibilita una mejor evaluación de los resultados obtenidos (5). La técnica ultrasónica se utiliza en el estudio de la piedra natural y otros materiales de construcción con diversos propósitos: para la caracterización de los materiales (5-12); para la evaluación y cuantificación de su deterioro (1,(13)(14)(15)(16)(17) ; para la evaluación de productos consolidantes (18,19), y para la determinación de la procedencia de los materiales utilizados en construcciones históricas (20)(21)(22).…”

Section: Introductionunclassified

“…The combination of its non-destructive approach and its convenience of use, two of the chief advantages of the technique, makes it possible to take large numbers of measurements in a short period of time, fairly easily, providing for a more accurate evaluation of the findings (5). Ultrasonic techniques are used to study natural stone and other construction materials for a number of purposes: characterization (5-12); assessment and quantification of deterioration (1,(13)(14)(15)(16)(17); evaluation of consolidants (18,19) and determination of the origin of materials provenance used in historic monuments (20)(21)(22).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Influencia de la anisotropía en la durabilidad de las dolomías Cretácicas de la Comunidad de Madrid frente a la cristalización de sales

Fort¹,

Fernández-Revuelta²,

Varas³

et al. 2007

Mater. construcc.

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RESUMENEn este trabajo se estudia el comportamiento de las dolomías de Redueña y de Torrelaguna frente a los efectos de la cristalización de sales. Ambos materiales han sido ampliamente utilizados en la construcción del Patrimonio arquitectónico y monumental de la región de Madrid. Para la selección de las probetas pétreas a ensayar, se midió la velocidad de propagación de ondas ultrasónicas (Vp) en cerca de un centenar de muestras cúbicas de cada variedad. Se calcularon los índices de anisotropía y se realizó un proceso de clustering para su clasificación en función de niveles de la misma. De cada clase se tomaron dos probetas representativas y se procedió a su caracterización petrográfica y petrofísica antes y después de someterlas a ciclos de cristalización de sales. Para la evaluación del envejecimiento se registró la variación de peso y se documentó el deterioro visual observado. El patrón de degradación para cada uno de los materiales frente a los ciclos es bastante distinto: la dolomía de Redueña es la que presenta un deterioro más intenso con descamaciones y desplacados mientras que la de Torrelaguna tiende a generar fragmentaciones y formas redondeadas.Palabras clave: dolomías, ultrasonidos, índices de anisotropía, cristalización de sales, deterioro, piedra natural. SUMMARYThe behaviour of dolostone exposed to the effects of salt crystallization processes was studied on materials from Redueña and Torrelaguna in the province of Madrid, Spain. Much of the region's architectural and monumental heritage was built with the materials from these two sites. Stone specimens were selected for testing on the basis of ultrasonic wave propagation velocity (Vp) measurements taken in around one hundred cubic samples of each variety. The anisotropy indices were calculated and the samples were clustered on the basis of the results. Two representative samples of each class were taken and characterized for their petrographic and petrophysical properties before and after exposure to salt crystallization cycles. Ageing was evaluated in terms of weight loss and the visual deterioration observed. The pattern of decay found varied substantially in the two materials: the Redueña material exhibited more intense deterioration, with scaling and spalling, while the Torrelaguna dolostone tended to generate fragmentation and rounding at corners and edges.

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Estimating the index properties of deteriorated carbonate rocks due to freeze–thaw and thermal shock weathering

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Comportamiento físico del mármol blanco de Macael (España) por oscilación térmica de bajo y medio rango

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