高強度透水混凝土磨耗與堵塞維護之初步研究

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吳守展(Shou-zjan Wu) 查詢紙本館藏

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土木工程學系

論文名稱

高強度透水混凝土磨耗與堵塞維護之初步研究
(Abrasion resistance and clogging maintenance of High-strength pervious concrete)

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摘要(中)

本研究以蕭宛瑄[36]之高強度透水混凝土(HSP)配比將最大粒徑1分石(3.0mm)及1.2分石(3.6 mm)進行改良(調整夯實能量及強塑劑用量)，並以28天強度高於42 MPa且孔隙率盡可能接近規範規定之15%為目標，與普通強度透水混凝土(NSP)配比及一般混凝土(CC)進行彈性模數、劈裂抗拉強度及耐磨抵抗能力之綜合比較，並提出√f’c與各試驗之關係式。且以面積"31×37 cm" 之鋪面試體觀察厚度10、15、20 cm對硫酸溶液之稀釋效果，最後以L. Chu & T. F. Fwa[4]堵塞試驗之砂土級配及數據歸納方式，對孔隙率較低之高強度透水混凝土鋪面進行砂土及廢油堵塞試驗。
試驗結果顯示配比改良方面，將φ"10×20" cm圓柱試體之夯實次數減少至40次，且調高強塑劑用量10~20%時，HSP配比28天強度可由42 MPa提升至53MPa，孔隙率可由6.85~7.33%提升至8.58~11.64%之成效。其中，無論配比改良與否，其彈性模數係數皆為3795左右，而破裂模數(modulus of rupture)約為0.63√f’c。磨損試驗方面，則以HSP齡期28天之累積磨損率表現最佳，皆低於一般混凝土累積磨損率0.5%以下，且骨材粒徑越大，磨損率越高。硫酸侵入試驗以鋪面厚度20cm表現最佳，可將稀釋硫酸溶液pH值由1.7提升6.0，且氫離子濃度大幅下降99%。廢油堵塞方面，選用流動性較高之廢機油模擬，且透水量測定方式容易將油膜浮出試體表面，因此廢油堵塞效果僅降低整體透水性能之9%左右。而砂土堵塞試驗於維護後發現，吸塵改善效率較佳，能恢復整體透水性能之60~75%，而高壓水柱僅改善整體透水性能之3.9~5.9%，推測為水柱將砂土打進孔隙深處堵塞所致。

摘要(英)

This study improved the high strength pervious concrete (HSP) mixture of Xiao [32] by adjusting the compaction energy and the dosage of superplasticizer. This HSP aims to carry out 28-day strength above 42 MPa and porosity as close to 15% as possible to achieve the technical specifications. The HSP was tested against normal-strength pervious concrete (NSP) and conventional concrete (CC) samples. Some of the key tests were compressive strength, elastic modulus, splitting tensile strength and abrasion resistance, and proposed the relationship between √f′c with each test. The HSP pavement specimens, whose size was 31×37 cm with the thickness of 10, 15 and 20 cm, were to used measure the sulfuric acid dilution test. Experimental simulation of sand and oil clogging tests of HSP pavement specimens by using L. Chu & T. F. Fwa [4] method were under evaluation.
The test results show that the compaction energy of concrete cylinder 10 diameter x 20 cm reach 40 times, and the dosage of superplasticizer is increased by 10 to 20%, the 28-day compressive strength of HSP will increase from 42 MPa to 53 MPa and porosity will improve from 6.85~7.33% to 8.58~11.64%. Regardless of whether the concrete mixture is improved or not, the modulus of elasticity is about 3795, and the modulus of rupture is about 0.63√f’c. In terms of surface abrasion test, the abrasion resistance of HSP at 28 days is best, which is lower than the average concrete cumulative abrasion rate of 0.5%, and it also shows that the use of larger coarse aggregate in a mix tend to produce concrete of higher abrasion rate. The dilute sulfuric acid test performed best with a 20-cm thick HSP pavement. The pH of the diluted sulfuric acid solution was increased by 6.0 from 1.7, and the hydrogen ion concentration was greatly reduced by 99%. Pervious concrete can promote biodegradation of oil clogging test and due to the fact that measurement method easily floats the oil film out of the surface of specimen, the oil with high fluidity effect only reduces about 9% of the overall permeability. The sand and soil clogging results show that the HSP specimen had better resistance by vacuum sweeping and restored 60~75% of the overall permeability, while the high pressure washing only improved the permeability by 3.9~5.9%. It is presumed that the pressure washing caused sand and soil to penetrate into the pores of HSP specimen.

關鍵字(中)

★ 混凝土磨耗
★ 混凝土堵塞維護
★ 高強度透水混凝土

關鍵字(英)

論文目次

Abstract II
致謝 III
目錄 V
圖目錄 VIII
附圖 XIII
表目錄 XIV
附表 XV
第1章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第2章文獻回顧 3
2.1 多孔隙鋪面 3
2.1.1 排水性鋪面 3
2.1.2 透水性鋪面 4
2.1.3 排水性及透水性鋪面比較 5
2.2 多孔隙混凝土 7
2.2.1 透水混凝土 7
2.2.2 高強度透水混凝土 10
2.3 耐久性 13
2.3.1 透水混凝土表面磨損試驗 13
2.3.2 透水混凝土堵塞試驗 19
第3章研究規劃與試驗方法 25
3.1 研究規劃與製作 25
3.2 試驗配比及編號 29
3.2.1 試驗配比 29
3.2.2 試體編號 30
3.3 試驗材料 31
3.3.1 骨材 31
3.3.2 II型水泥 32
3.3.3 矽灰 33
3.3.4 拌合水 34
3.3.5 強塑劑 34
3.4 材料基本試驗 35
3.4.1 篩分析 35
3.4.2 吸水率 37
3.5 試體製作 38
3.5.1 試體模具 39
3.5.2 夯錘 39
3.5.3 變速攪拌機 40
3.6 室內地水頭試驗及孔隙率 41
3.6.1 室內透水試驗儀 42
3.6.2 恆溫水槽 42
3.7 抗壓試驗、彈性模數及劈裂抗拉強度 43
3.7.1 抗壓試驗機 43
3.7.2 彈性模數應變環 44
3.7.3 TML 靜態資料擷取器(TDS 530) 45
3.8 磨損試驗 46
3.8.1 混凝土載重式旋轉磨損試驗機 47
3.8.2 洛杉磯磨損試驗儀 48
3.9 堵塞維護與污染試驗 49
3.9.1 砂土堵塞與維護 50
3.9.2 交通廢油 52
3.9.3 硫酸溶液 53
第4章結果與討論 54
4.1 透水混凝土配比及工程性質 54
4.1.1 原配比抗壓強度及彈性模數 54
4.1.2 原配比透數係數與孔隙率 59
4.1.3 原配比劈裂抗拉強度 61
4.1.4 磨損抵抗能力 63
4.2 變數調整對工程性質之影響 73
4.2.1 調整搗實能量對7天齡期抗壓強度及孔隙率之影響 75
4.2.2 調整強塑劑用量對7天齡期抗壓強度、孔隙率及透水係數之影響 77
4.2.3 綜合變數調整後之抗壓強度、孔隙率及彈性模數 79
4.2.4 綜合變數調整後劈裂抗拉強度之比較 86
4.3 堵塞與汙染性試驗 89
4.3.1 硫酸溶液試驗 89
4.3.2 鋪面受砂土堵塞之觀察與維護成效 94
4.3.3 鋪面受砂土堵塞之預測模型 100
4.3.4 廢油侵入 103
第5章結論與建議 105
5.1 結論 105
5.2 建議 109
參考文獻 111
附圖 116
附表 122

參考文獻

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指導教授

王勇智

審核日期

2019-8-16

推文