Comparative Study of Concrete Mix Design, Using Basalt and Granite Aggregates, Khartoum State, Sudan

Abstract

ABSTRACT

The study area is located in Khartoum state. Crushed basalt and crushed granite samples were collected from Khartoum state quarries of Jebel ET- Toriya and Alsabaloka Respectively. The purpose of this research is to make comparison between crushed basalt and crushed granite as coarse aggregate use in concrete mix, in addition, to determine the geotechnical properties of aggregate and calculate the compressive strength of both. Statement of the problems in this research, it was to choice between basalt and granite, and which of them control the safety for engineering constructions. Materials were used consist of ordinary Portland cement is (410) kg/m3, with crushed basalt and crushed granite as coarse aggregates is (1120) kg/m3, and sand as fine aggregate is (680) kg/m3. Three concrete mixes were prepared, two used crushed basalt and one used crushed granite. The methodology have done by office works and field investigations, laboratory testing (Gs, ACV, AIV, and LAA). The Results showed when used granite and basalt as coarse aggregate that standardized results of crushing values and impact values, abrasion values and specific gravity. The High compressive strength and workability of crushed granite more than basalt in concrete, that indicate of suitability and serviceability for granite more than basalt in engineering constructions. It was found in petrographical examination of basalt under microscope the amorphous silica, on the other hand, granite having mica-sheets, in their components. Which, may decrease in durability and strength during the time. It was recommended to add pozzolanic materials to concrete mix such as fly ash to minimize the risks and damages due to alkali silica reaction (ASR).

المستخلص تقع منطقة الدراسة في ولاية الخرطوم. وتم الحصول على البازلت المكسور والجرانيت المكسور من كسارات ولاية الخرطوم من جبل طورية والسبلوقة على التوالي. الغرض من هذه الدراسة لِخلق مقارنة بين رُكام البازلت الخشن ورُكام الجرانيت الخشن في الخلطة الخرسانية، بالإضافة لتحديد الخصائص الجُيوتقنية للرُكام المستخدم في الخلطة الخرسانية وحساب قوة الضغط لكِليهما. مشكلة الدراسة هي لمعرفة مِعيار الاختيار بين البازلت والجرانيت وأي منهما يتحكم بسلامة الإنشاءات الهندسية. المواد المستخدمة في الخلطة الخرسانية اِحتوت على الأسمنت البُورتلاندي العادي وهي 410كجم/م3، ورُكام البازلت والجرانيت كرُكام خشن بحوالي 1120كجم/م3، والرمل كرُكام ناعم حوالي 680كجم/م3. ومن ثم تم اعداد ثلاث خلطات خرسانية، اثنين منهما تم استخدام ركام البازلت وأما الأخرى استخدم فيها رُكام الجرانيت. المنهجية لدراسة البحث كانت عن طريقة العمل المكتبي والعمل الحقلي والاختبارات المعملية. اظهرت النتائج عندما استخدم البازلت والجرانيت المكسور كرُكام، مطابقة للمقاييس لكل من قيمة التصادم والكسر والبرَّي والثقل النوعي. وكانت القيمة المرتفعة لقوة الضغط والتشغيلية لرُكام الجرانيت أفضل من رُكام البازلت في الخلطة الخرسانية وذلك يعتبر مؤشراً جيداً للتناسُب والخدمِية والمُلاءمة لرُكام الجرانيت أكثر من رُكام البازلت في الانشاءات الهندسية. كما وُجِد أيضاً في اختبار البتروغرافيا للبازلت تحت المجهر بأنْ السِليكا غير متبلورة. أما من ناحية أخرى، وُجِد انْ الجرانيت يحتوي على صفائح المَايكا في مكوناتهِ التي بدورها تُقلص القوة والديمومة للخرسانة خلال الازمان. اوَصتْ الدراسة باستخدامِ المواد البُوزولانية في الخلطة الخرسانية، مثل الرّماد لتقليل المخاطر والأضرار بسبب تفاعل السِليكا في الرُكام مع القلويات الموجودة في الاسمنت.