工程障壁混凝土受硫酸鹽侵襲之劣化行為及速率推估

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張哲維(Che-Wei Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

工程障壁混凝土受硫酸鹽侵襲之劣化行為及速率推估

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摘要(中)

摘要
　　國內低放射性廢棄物將進行最終處置，故處置場工程障壁設施的耐久性就顯得非常重要。低放射性廢棄物最終處置場處置窖主體由混凝土構成，台灣在四面環海情形下，處置場可能遭受外在環境多種因素的侵蝕。因此處置場障壁在此服務環境下，可能對混凝土造成損傷或劣化甚至影響其耐久性。
　　本研究針對低放射性廢棄物最終處置場可能使用之混凝土材料，以實驗室模擬其受硫酸鹽侵蝕下，探討混凝土材料長期在此環境之行為分析其耐久性之影響。利用費克第二定律的衍伸式得知在硫酸鹽侵襲下混凝土材料的擴散係數。並應用於反應動力方程式來計算其內部的應力、應變情形，再計算其剝落臨界值。後可得其劣化深度、劣化時間及劣化速率。若以台東地下水的硫酸鹽濃度來推估，結果顯示高完整性容器HIC配比較傳統配合設計ACI配比能夠抵抗硫酸鹽侵蝕。

摘要(英)

Abstract
The final disposal of low-level radioactive waste calls for engineered barriers for containment of the waste. Since concrete is a major component of the engineered barriers, the durability of concrete under adverse environment is of great importance for safety disposal of the wastes.

This study aims at studying the durability of concrete, attacked by sulphate ions in the laboratory. The diffusion coefficient of concrete under sulphate attack was determined from laboratory specimens immersed in sulphate solution for varying period of time. Then the reaction kinetics of sulphate in concrete material was adopted to calculate the internal stress, strain, such that the time and depth of spalling can be estimated. Finally, the degradation rate of concrete with for different mixes can be determined. It was found that the concrete designed for the highly integrated containers exhibits improved ability in resisting sulphate attack than traditional concrete mixes.

關鍵字(中)

★ 硫酸鹽侵蝕
★ 擴散係數
★ 反應動力學

關鍵字(英)

論文目次

目錄
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2研究目的 3
1.3研究內容 4
第二章文獻回顧 5
2.1低放射性廢棄物最終處置設施 5
2.2混凝土耐久性 11
2.2.1混凝土耐久性定義 11
2.2.2 物理侵襲 12
2.2.3 化學侵襲 13
2.3硫酸鹽侵襲 15
2.3.1硫酸鹽侵襲機理 16
2.3.2 硫酸鎂的侵襲 20
2.3.3 影響硫酸鹽侵襲的因素 21
2.3.4混凝土試體受硫酸鹽侵襲開裂過程 29
2.4碳硫矽鈣石型硫酸鹽侵襲 30
2.4.1 碳硫矽鈣石產生因素 30
2.5離子擴散機制 33
2.6理論劣化速率 37
2.6.1擴散及化學反應 37
2.6.2剝落和劣化速率 38
2.6.3孔隙率計算 39
2.6.4 鈣礬石濃度計算 40
2.6.5經驗公式 41
2.7鋼纖維混凝土 42
2.8歷史數據 43
第三章實驗計畫 46
3.1 實驗材料 46
3.2主要實驗設備 53
3.3 實驗內容及方法 55
3.3.1 實驗流程 55
3.3.2 實驗變數 58
3.3.3 實驗方法 64
3.3.4 實驗結果比較 65
第四章結果與分析 68
4.1硫酸鹽侵襲濃度剖面分析 69
4.1.1不同混凝土配比在歷時時間下之濃度剖面 69
4.1.2非線性迴歸分析硫酸鹽離子表面濃度與擴散係數 75
4.2硫酸鈉溶液對水泥膨脹量之影響 81
4.3劣化速率的推估 86
第五章結論與建議 90
5.1 結論 90
5.2 建議 92
參考文獻 93

參考文獻

參考文獻
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指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2014-7-29

推文