Original paper

Soskut Limestone (Tertiary, Hungary, Budapest) primary facies triggering damage from freezing/thawing

Jost-Kovacs, Gergely; Koch, Roman

Abstract

Sóskút Limestone has been used as building stone for centuries and is quarried today in sequences about 60 m thick. They are composed of varying facies types interfingering laterally and vertically over small distances. The sequence can be subdivided into three units which show a varying composition and size of allochems and different lithification (cementation). Twelve representative limestone facies types were selected macroscopically and subjected to microfacies analysis and freezing/thawing tests (DIN 52 104 Teil 1, 20 cycles).Just three of the limestone samples showed a loss of < 2 weight-% after 20 cycles. one sample had 4.1 and two samples 8.3 and 8.6 weight-% loss. six samples revealed a loss between 12.4 and 46.6 weight-%. consequently, just 25 % of the limestones tested can be classified as frost-resistant whereas 75 % are non-resistant.The marked disintegration of the limestone was determined by microfacies analysis. It could be shown that the amount and type of internal cementation which binds the varying particles (oncoids, ooids, lithoclasts, molluscs, foraminifera) controls the intensity and the type of disintegration. A series with decreasing stability in the Sóskút Limestone corresponds to the following cementation patterns: (1) tight isopacheous and drusy cements, (2) thin seams of isopacheous cements, (3) relics of isopacheous seams with scalenohedral recrystallisation, (4) micritic bridges, and (5) the complete absence of cements (cannot be analyzed under the microscope).Furthermore, the degree of gravitational movement of water in the samples and thus the position of the internal water/air-boundary before and during the freezing process has great influence on the damage.

Kurzfassung

Der seit Jahrhunderten als Naturwerkstein genutzte Sóskút-Kalkstein wird noch heute in einer etwa 60 m mächtigen Folge abgebaut. Er besteht aus unterschiedlichen Faziestypen, die sich auf engem Raum lateral und vertikal verzahnen. Die Folge kann in drei Einheiten unterteilt werden, die unterschiedliche Größen und Zusammensetzung der Partikel sowie verschiedene Intensität der Verfestigung (Zementation) aufweisen. An zwölf makroskopisch ausgewählten, repräsentativen Kalkstein-Faziestypen wurden mikrofazielle Analysen sowie Frost/Tau-Versuche nach DIN 52 104 Teil 1 (20 Zyklen) durchgeführt.Von den zwölf Kalksteinen weisen nur drei Gewichtsverluste unter 2 Gew.-% nach 20 Zyklen auf. Eine Probe zeigt 4,1 und zwei Proben 8,3 und 8,6 % Gew.-Verlust. Sechs Proben zeigen Gew.-Verluste zwischen 12,4 und 49,6 %. Damit können nur drei Proben (25 %) als froststabil definiert werden. 75 % der Kalksteinproben sind nicht frostbeständig.Mittels der Mikrofaziesanalyse können die internen Ursachen für den intensiven Zerfall eindeutig auf die Intensität und die Art der Zementation (Verfestigung) zurückgeführt werden, welche die unterschiedlichen Komponenten (Onkoide, Ooide, Lithoklasten, Mollusken, Foraminiferen) bindet. Es kann eine Reihe mit abnehmender Stabilität (zunehmender Schädigung) des Sóskút-Kalksteins von (1) dichten isopachen und drusigen Zementen über (2) dünne isopache Zementsäume, (3) relikthafte isopache Zementsäume mit skalenoedrischer Umkristallisation zu (4) mikritischen Zementbrücken bis hin zum ,,Fehlen (lichtmikroskopisch nicht nachweisbar) von Zementen erstellt werden.Ferner beeinflussen der Betrag der gravitativen Sackung des Wassers in den Proben und damit die Lage der Grenzfläche Porenwasser/Porenluft vor und während des Gefrierungsprozesses die Schadensbilder.

Keywords

soskut limestonebudapestfreezing/thaw-cyclesdecaycementation