Applied Mineralogy

Elsen gives very short lectures. There are 5 hours planned, but he does it in half an hour. He wants to go home and smoke a sigar I think :p

Course information

Courses and exams
Prof	Ruben Snellings & Jan Elsen
Courses	Lectures, practicals and 1 excursion
Examen	Oral exam
Background
Credits	6
When?	Master, 1st semester
Skip?	?
ECTS	Link

Januari 2025 - reeks 1

1. True/False + why
   • TSA can only be used to study minerals/materials that thermally decompose.
   • Asbestos minerals are extremely resistant, there are currently no available means to destroy them.
   • Energy transition from fossil fuels to renewables can have a negative effect on the CO2 footprint of cements produced today.
   • Freeze-thaw resistance is a more critical parameter for building materials in Leuven than Helsinki.
2. Discuss the advantages of Rietveld analysis for quantitative mineralogical analysis over older single peak or pattern summation methods. Explain why X-Ray radiation is suited to study crystal structures at the atomic scale.
3. Explain why quartz sands extracted by Sibelco are economically relevant and how geological processes have played a role in this.
4. Identify and describe the concrete deterioration mechanism shown in the picture. (Gel out concrete - ASR)
5. Excercise: A lab analyses a sample with XRD and adds 10 wt% ZnO as internal standard. What is the content of crystalline quarts in the sample? Extra information: scale factors: S(qz) = 3.7 * 10^(-4); S(ZnO) = 0.129; Density: quartz = 2.65 g/cm³; ZnO = 5.65 g/cm³; Unit cell volume: V(qz) = 113 A³; V(ZnO) = 47.27 A³.

Januari 2022

• Why are the amphibole asbestos minerals (blue/brown asbestos) more carcinogenic than chrysotile (white asbestos)?
• Why is the identification and quantification of clay minerals more difficult compared to other minerals?
• What determines the sensitivity for ASR in a sandstone? If a company wants to exploit a new sandstone as aggregate for concrete, which tests can be done to determine the sensitivity of the sandstone to ASR?
• What do I create when I put a mixture of 15%SiO2 + 75%CaO + 10%Al2O3 in a cement kiln?

Januari 2020

• Why are the amphilbole asbestos minerals (blue/brown asbestos) more carcinogenic than chrysotile (white asbestos)?
• True/False: The anisotropic crystal symmetry of clay minerals is a disadvantage for mineral identification and quantification compared to other minerals.
• What determines the sensitivity for ASR in a sandstone? If a company wants to exploit a new sandstone as aggregate for concrete, which tests can be done to determine the sensitivity of the sandstone to ASR?
• What type of bricks are produced at nv Vandersanden and why? Give some other relationships between clay properties and characteristisc of manufactured cerasmics.
• Euville and Tongeren ferrous sandstone. Give geological name, buidingstone name, application and time.

Januari 2019

• What causes ASR in concrete? What is the pessimum concept? If a company wants to exploit a new sandstone as aggregate for concrete, which tests can be done to determine the sensitivity of the sandstone to ASR?
• What is the difference between an ore mineral and an Industrial mineral? What did Sibelco say about the difference and how do they cope with it?
• What are the most important characteristics of an XRD reference sample? Name a few frequently used standards and what is their application.
• What do I create when I put a mixture of ...%SiO2 + ...%CaO + ...%Al2O3 in a cement kiln?
• 3 handsamples (Gobertange that looked like Lede, Diest sandstone, random pink Fe-rich mica bearing sandstone from Elzas as replacement stone for Brussel sandstone)

Januari 2017

• Clay minerals are harder to identify and quantify because of their asymmetrical crystal shape, true or false? (explain)
• Which components in a sandstone can be sensitive to ASR? If a company wants to exploit a new sandstone as aggregate for concrete, which tests can be done to determine the sensitivity of the sandstone to ASR?
• Which type of bricks are producd at nv Vandersanden and why? Can you link other ceramic products to types of clay deposits?

Oral:

• Questions about XRD assignment and clay minerals
• 3 handsamples (Doornikse, Maaskalksteen, ...)

Januari 2016

• Describe: C6AS3H32, RIR, LSF, Scherrer equation
• What type of bricks are produced at nv Vandersanden and why? Give some other relationships between clay properties and characteristisc of manufactured cerasmics.
• Why is the Rietveld method used in Topas not good for quantification of clay minerals and why is it difficult to use this method for concrete?
• Determine the clay minerals and properties (R, %) of mixed layer minerals if present.

Oral:

• 3 handsamples (Tongeriaan, Euville, Tuffeau de Lincent)
• Questions about the XRD assignment

Januari 2015

Reeks 1

• waar/niet waar vragen
• Hoe kan je di- van tri-octaedrische kleien van elkaar onderscheiden. Leg uit.
• hoe bepaalt men bij Sibelco de kwaliteit van hun zanden en wat is de voornaamste parameter?
• Leg uit: 'formule van Ettringiet'
• Wat verkrijg je als je een mix maakt van 75 % CaO , 10 % Al2O3 en 15% SiO2?
• 4 handstukken van bouwstenen
• vragen ivm XRD-report

Reeks 2

• True/False and explain
  • Phorphyry rock from the Quenast area are reactive ASR
  • Furnace slag particles are good distinguishable under the microscope because of their high interference colors.
• What do you get with ...%SiO2 + ...%CaO + ...%Al2O3 (2 verschillende)
• What is the main quality parameter they measure in Sibelco and how do they do this?
• Explain shortly C6AS32H and what is its impact on concrete?
• Determine the clays in the mixture and also R, % in the mixed-clay layer, if present. (XRD patroon gegeven)

Oral:

• 4 handsamples (Maastrichtsteen, Euville, Tongeriaan, Diestiaan)
• Questions about the XRD assignment

Januari 2012

Reeks 1

• Waar of niet waar vragen:
  • XRD is de standaardmethode die men bij Sybelco gebruikt om de kwaliteit van hun glaszanden te bepalen.
  • De Aalbeke klei is uitermate geschikt voor de productie van dakpannen omwille van zijn hoge kaoliniet inhoud
  • in het van Daele college werd de Petit Granit gebruikt voor zijn goede drukweerstand
  • De Viseaan kalkstenen zijn bewezen reactief in ASR.
  • LSF is een soort van controle methode bij beton.
  • De Massangis heeft een goede compatibiliteit met de Gobertange en is daarom een uitzonderlijk goede vervang steen.
• XRD patronen van kleien.
  • een gewone mengeling van kleimineralen
  • een mixed-layer clay
• Handstukken: Plaatje met 8 handstukken op waarvan 2 niet gezien in het practicum (zandsteen, basalt/tuff, etringer tuff, zandbergsesteen/balegemsesteen (?), petit granit, (?), doorniksesteen (door sterk zwart worden bij polijsting), maastrichtersteen)

Reeks 2

• juist/fout
  • zelfde als hierboven
  • Tournaisiaan limestone reactief in ASR?
  • Euville wordt gebruikt bij de st.Michielskerk als vervangsteen
  • blastfurnace slag is the herkennen aan zijn hoge interferentiekleuren
• 2 grafieken zoals hierboven
• 4 stenen: sibbesteen, tongeriaan ijzerzandsteen, gobertrange, Euville

Januari 2011

• Rangschik volgende aggregaten volgens toenemene reactiviteit in ASR: Opaal, Chalcedoon, Chert, Rhyoliet, Basalt, Zandsteen, Basalt, Veldspaat, Zirkoon, Marmer, Crystoballiet
• Leg het verschil uit tussen verwering aan de N/W façade tov de Z/O façade, van de gobertange steen. Zowel oppervlakkig als diepere fenomenen. Vergelijk de gobertange met Lede (Balegemse) steen hierin.

Direct op mondeling

• 3 stenen (Euville, Tongeren (kan ook Brussel) ijzerzandsteen en gobertange)
• Ook nog een excursie vraag. Breuk van Rauw (Sibelco)

Januari 2010

Reeks 1

• Rangschik volgens de aggregaten volgens reactiviteit in de alkali silica reactie: #*chalcedoon #*basalt #*marmer #*krytokristallijne kwarts #*zandsteen #*greywacke #*opaal #*chert #*rhyoliet #*crystoballiet
• Wat geeft volgende samenstelling (qua cement): 75 % CaO , 10 % Al₂O₃ en 15% SiO₂
• Identificeer het kleimineraal obv het XRD patroon.
• Vier handstukken: een savonnière, een tuffeau van Lincent, een Brussel ijzerzandsteen en een handstuk Bundsandstein.

Reeks 2

• wat beïnvloedt de ASR bij een zandsteen? Hoe zou je een zandsteen evalueren op gevoeligheid voor de ASR.
• bespreek kort C₆AS (met een kappetje)H₃₂ (etringiet dus) #klei diffractie patroon
• 4 handstukken: euville, tuffeau van Lincent, brusseliaan ijzerzandsteen, en kwartsiet van tienen.

Januari 2009

• ettringiet uitleggen (chemische formule gegeven)
• 060 reflectie voor di- en trioctaedrische kleimineralen te onderscheiden uitleggen
• Twee XRD patronen identificeren (ne mixed layer en een "gewone" mix)
• 4 handstukken (tauw/maastrichersteen, euville, ne oolietische blauwe kalksteen, kwartsiet van Tienen)

Januari 2008

• Wat verkrijg je als je een mix maakt van 75 % CaO , 10 % Al₂O₃ en 15% SiO₂ , burning in een kiln..
• 2 XRD patronen identificeren van kleien. 2 mixed layers waren het.
• Ge kreeg nog een paar natuurstenen, nen oolitische Savonnieres, ne Ledesteen ( denk ik ) en ne steen uit de Gaume streek... ma diegene die da wist chapeau