運用鹼活化技術製作全爐碴混凝土可行性研究

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姓名

林偉量(Wei-liang Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

運用鹼活化技術製作全爐碴混凝土可行性研究

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摘要(中)

還原碴與氧化碴皆為電弧爐煉鋼之副產品，還原碴化學組成與水泥熟料及水淬爐石粉相近，而氧化碴經過前處理後則在某些情況下能部分取代天然粒料使用，如果能將兩者結合製作成全爐碴混凝土取代水泥與天然粒料，不僅可處理這些工業副產物，同時減少水泥及天然粒料的使用，進一步達到多重效益。
試驗結果顯示，以70%爐石粉與30%還原碴混合，配合使用矽酸鈉及氫氧化鈉，作為混合膠結材料，製作之混凝土28天抗壓強度可達到設計強度140~210kgf/cm2，在抗壓強度方面可用以替代水泥作為混凝土膠結材料，且爐碴粒料可用於部分取代或者完全取代天然粒料製作鹼活化混合爐碴混凝土，在抗壓強度方面仍可維持於設計強度140~210kgf/cm2以上。耐久性方面，在固定水膠比之情況下，使用爐碴砂之鹼活化混合爐碴砂漿試體，對於乾縮量並無明顯不良影響，且爐碴粒料之使用於不會產生鹼質粒料反應。此外，運用陶瓷汙泥部分取代爐碴砂可有效改善鹼活化混合爐碴混凝土之新拌性質。

摘要(英)

Reductive slag and oxide slag are the by-products of electric arc furnace (EAF) steel-making. Reductive slag shows a chemical composition similar to cement and blast furnace slag, and can be activated with alkaline as a binder for concrete. Also, after an appropriate processing, slag aggregates can be used in certain cases to replace part or all of the natural aggregates for making concrete.
Laboratory test results show that mixed slag consisting of 70% blast furnace slag and 30% reductive slag, with the activation by sodium silicate and sodium hydroxide, can be used as binder for producing concrete with design 28-day compressive strength in the range of 140 - 210 kgf/cm2. Electric arc furnace slag aggregates can be used to replace part or 100% of the natural aggregate in the production of alkali-activated slag concrete. It was found that the concrete made with activated slag as binder and steel-making slag as aggregate did not show adverse effects on the drying shrinkage. Also, the concrete exhibited no potential for alkali-aggregate reaction. Finally, partial replacement of the fine aggregate with the ceramic milling sludge can effectively improve the slump of alkali-activated slag concrete.

關鍵字(中)

★ 鹼活化混合爐碴混凝土
★ 爐碴粒料

關鍵字(英)

★ alkali activated steel-making slag concrete
★ steel-making slag

論文目次

目錄
第一章前言 1
1.1研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究內容 3
1.4 名詞定義 4
第二章文獻回顧 5
2.1 電弧爐煉鋼還原碴 5
2.1.1電弧爐煉鋼簡介 5
2.1.2 氧化碴與還原碴之產量 6
2.1.3 還原碴之物化特性 6
2.2 鹼活化處理技術 10
2.3 鹼活化技術之特性及影響 14
2.3.1膠結材料細度對鹼活化之影響 14
2.3.2鹼活化劑濃度對抗壓強度之影響 15
2.3.3鹼活化劑濃度對砂漿試體收縮之影響 17
2.3.4 鹼活化技術之優缺點 20
2.4爐石粉、還原碴混合爐碴之活化成效 21
2.5 鹼活化爐石粉混凝土之特性 24
2.5.1 鹼活化爐石粉混凝土之工作性 24
2.5.2 抗硫酸鹽侵蝕 25
2.5.3鹼質與粒料反應 28
2.6爐碴粒料應用於水泥混凝土之成效 31
2.7鹼活化爐石混凝土配合設計與鹼活化還原碴混凝土成效 32
第三章實驗材料及方法 36
3.1 實驗材料 36
3.2 實驗設備及儀器 42
3.3試驗流程及方法 49
3.3.1 試驗流程 49
3.3.2 實驗方法 53
3.3.3 鹼活化配比及計算 56
第四章結果與分析 59
4.1 還原碴基本性質分析 59
4.1.1 物理性質 60
4.1.2 化學性質 63
4.1.3爐碴粒料基本物理性質 66
4.2 還原碴品質檢定 67
4.3 鹼活化混合爐碴漿體之體積穩定性 69
4.3.1 鹼活化混合爐碴對乾燥收縮量之影響 69
4.3.2 鹼活化混合爐碴漿體對抗硫酸鹽侵蝕之能力 70
4.3.3 熱壓膨脹試驗 72
4.4 爐碴細粒料對鹼活化混合膠結材料之影響 73
4.4.1 爐碴細粒料粒料級配對抗壓強度之影響 73
4.4.2水膠比對爐碴砂漿抗壓強度之影響 76
4.5爐碴砂對鹼活化混合爐碴耐久性之影響 79
4.5.1 使用爐碴砂對鹼活化砂漿乾燥收縮之影響 80
4.5.2鹼質與粒料反應 80
4.6 爐碴粒料應用於鹼活化混合爐碴混凝土配合設計 81
4.6.1鹼活化混合爐碴混凝土配比 82
4.6.2 鹼活化混合爐碴混凝土新拌性質 82
4.6.3鹼活化混合爐碴混凝土抗壓強度 83
4.7使用爐碴粒料對鹼活化混合爐碴混凝土之影響 84
4.7.1使用爐碴粒料對鹼活化混合爐碴混凝土新拌性質之影響 85
4.7.2使用爐碴粒料對鹼活化混合爐碴混凝土抗壓強度之影響 86
4.7.3鹼活化混合爐碴混凝之土耐久性 86
4.8陶瓷汙泥部分取代細粒料對混凝土性質之影響 88
4.8.1陶瓷汙泥部分取代爐碴砂對抗壓強度之影響 88
4.8.2應用陶瓷汙泥之鹼活化混合爐碴混凝土配合設計 89
4.8.3應用陶瓷汙泥之鹼活化混合爐碴混凝土新拌性質 90
4.8.4應用陶瓷汙泥之鹼活化混合爐碴混凝土抗壓強度 91
第五章結論與建議 93
5.1結論 93
5.2建議 94
參考文獻 95

參考文獻

參考文獻
經濟部工業局，電弧爐煉鋼還原碴資源化應用技術手冊，(2001)
陳立，「電弧爐氧化碴為混凝土骨材之可行性研究」，國立中央大學土木工程研究所，博士論文(2003)。
李宜桃，「鹼活化還原碴漿體收縮及抑制方法之研究」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文(2003)。
郭硯華，「以鹼活化技術資源化電弧爐煉鋼還原碴之研究」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文（2007）。
黃慶慶，「鹼活化電弧爐還原茶製作混凝土可行性研究」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文（2008）。
鐘文煥，「爐碴細粒料應用於製作鹼活化還原碴混凝土可行性研究」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文（2010）。
吳明富，「還原碴-高爐石作為混合膠結材料之應用」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文（2013）。
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指導教授

黃偉慶(Wei-hsing Huang)

審核日期

2014-7-29

推文