藥劑配比對不同水膠比鹼活化爐碴膠結材料性質之影響

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張文賓(Wen-Bin Zhang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

藥劑配比對不同水膠比鹼活化爐碴膠結材料性質之影響

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摘要(中)

本研究將還原碴與水淬爐石粉摻配作為鹼活化膠結材料，並利用氫氧化鈉溶液及矽酸鈉溶液(水玻璃)激發爐碴膠結活性，一方面探討鹼活化爐石粉膠結材料在不同含鹼當量、鹼模數比及水膠比下，對其新拌及硬固性質之影響，另一方面則利用不同比例之還原碴取代水淬爐石粉降低鹼活化膠結材料之成本，探討鹼活化混合爐碴之成本效益，以利於鹼活化技術實際應用與推廣。
試驗結果顯示：(1)含鹼當量高於3%會使凝結時間縮短，提高鹼模數比則可增加漿體之流動性；(2)鹼活化水淬爐石砂漿於含鹼當量4%及鹼模數比1.00時，抗壓強度可優於水泥砂漿之抗壓強度；而提高鹼活化劑濃度對砂漿之抗壓強度發展愈好；(3)還原碴取代水淬爐石粉20%、含鹼當量4%，鹼模數比1.00、水膠比0.5時，抗壓強度高於對照組，但取代量愈高則強度相對下降；(4)降低水膠比至0.4時，還原碴取代量35%之抗壓強度則可達到對照組之水準；(5)經由成本效益分析得知，降低水膠比或是摻配適量還原碴，將可增加鹼活化爐碴之適用性範圍，作為替代水泥之膠結材料。

摘要(英)

This study used the mixture of EAF ladle slag and blast furnace slag (BFS) as bonding materials for concrete. Sodium hydroxide and sodium silicate were used as alkali activator to activate the blended powder of slags. First, experimental works considering different dosages of activators, moduli silicate, and water-cement ratio were conducted to investigate the effects of various combinations of parameters on the fresh and hardened properties of alkali activated paste. Then, to reduce the cost of the bonding materials, similar experimental works were conducted on blended furnace slags and the engineering performance was evaluated in detail. Finally, an assessment on the cost benefit of alkali activated blended furnace slags was presented.
Experimental results show that: (1) For the fresh properties, the initial and finial setting times of alkali activated slag paste reduce as dosages of activator increase, and increase in moduli silicate improves the flowability of the activated paste. (2) At alkali dosages of 4% or higher, alkali-activated slag as the binder of concrete shows higher compressive strength than Portland cement. (3) When the replacement ratio of BFS by ladle slag was at 20%, the blended slag can be used as binder for producing mortar with favorable 28-day compressive strength. (4) The replacement level by ladle slag in the blended slag can be increased to 35%, as the water-cement ratio is reduced to 0.4, and still exhibits beneficial properties. (5) The results of cost benefit analysis indicated that reducing the water-cement ratio or using appropriate amounts of ladle slag could increase the application of alkali activated furnace. On the other hand, it can replace cement as bonding material.

關鍵字(中)

★ 電弧爐還原碴
★ 鹼活化技術
★ 混合爐碴膠結材料

關鍵字(英)

★ arc furnace ladle slag
★ alkali activation
★ blended furnace slag, bonding materials

論文目次

摘要 I
Abstract III
目錄 VII
圖目錄 XI
表目錄 XVII
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法及內容 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 製程簡介 5
2.1.2 還原碴之物化特性 6
2.1.3 還原碴礦物組成與膠結性質 9
2.1.4還原碴之應用情形 11
2.2 水淬高爐石粉 12
2.2.1 爐石粉特性 12
2.2.2 水淬爐石粉混凝土的材料特性 13
2.2.3 提升膠結活性之技術 15
2.3 鹼活化處理技術 17
2.3.1 鹼活化之反應機理 18
2.3.2 鹼活化技術之影響 20
2.3.3 鹼活化技術之特性 25
第三章實驗材料及方法 27
3.1 實驗材料 27
3.2 實驗設備及儀器 33
3.3 實驗流程及方法 41
3.3.1 實驗流程 41
3.3.2 實驗方法 45
3.3.3 鹼活化配比及計算 49
第四章結果與分析 53
4.1 粉體膠結材料基本性質分析 54
4.1.1 物理性質 54
4.1.2 化學性質 56
4.2 鹼活化水淬爐石之新拌與硬固性質探討 58
4.2.1 新拌性質 58
4.2.2 硬固性質 74
4.3 鹼活化混合爐碴之成效分析 88
4.3.1 還原碴粉料應用於水泥基系統之可行性 88
4.3.2 鹼活化混合爐碴新拌性質 91
4.3.3鹼活化混合爐碴硬固性質 99
4.4 電弧爐碴粒料應用於鹼活化中之膨脹行為 105
4.5 成本效益評估 110
4.5.1 成本效益指數計算方式 111
4.5.2 鹼活化水淬爐石粉成本效益評估 112
4.5.3 鹼活化混合爐碴成本效益評估 116
第五章結論與建議 119
5.1 結論 119
5.2 建議 121
參考文獻 123

參考文獻

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指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2016-7-27

推文