以加速環境探討含電弧爐碴砂漿之膨脹行為 及工程性質影響

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洪廷佶(Ting-Ji Hong) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以加速環境探討含電弧爐碴砂漿之膨脹行為及工程性質影響
(Discussion on the Engineering Properties and the Expansion Behavior of Electric Arc Furnace Slag Mortar Accelerated by the Environment)

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摘要(中)

目前國際間將電弧爐碴運用於水泥基質材料中，並無膨脹量檢測方法及之判斷標準，而業界於再利用電弧爐碴時，需經安定化處理，現常用熱壓試驗檢測爐碴之穩定性。而實驗室在評估電弧爐碴之體積穩定性的方法上，則希望利用低耗能且安全性佳之檢測方法以進行試驗。因此本研究主要探討含電弧爐碴砂漿之檢測方法、電弧爐碴安定化技術及其作為水泥基質材料之粒料使用之工程性質。研究內容以2種電弧爐氧化碴及1種電弧爐還原碴部分取代細天然粒料，分析取代比例及不同環境對含電弧爐碴的水泥砂漿之劣化影響。環境將以室溫、熱壓、80℃浸水、乾溼循環、80℃高鹼及硫酸鹽侵蝕對不同取代比例之砂漿試體進行劣化，並以膨脹量及抗壓強度試驗結果對其安全性進行評估。由膨脹行為及試驗結果發展對含電弧爐碴的水泥砂漿之工程性質預測方法，以能評估電弧爐碴用於水泥基材料時對工程性質之長期影響。
結果顯示，電弧爐碴於室溫環境下一年可以觀察到三個階段之膨脹行為；在80℃浸水環境時，三階段的膨脹行為發展可縮短於28天內完成；對於電弧爐碴安定性處理方法，以熱水浸泡之方式，具有簡單、安全及縮短時間之效果，而經熱水浸泡法處理之電弧爐碴亦有性質佳及穩定性佳之成效。試驗顯示，未安定之電弧爐碴於熱壓、80℃浸水及80℃高鹼環境中均會產生水化膨脹現象，故劣化較嚴重，在硫酸鹽環境時則對電弧爐碴之影響較小。已經安定化處理之電弧爐碴，即使完全取代天然粒料，對於所製成的水泥基質材料之工程性質無明顯影響，且由80℃浸水環境之線性回歸方程式，也能發現可以模擬出不同爐碴取代天然粒料比例時，其對應之84天浸泡齡期內的膨脹量。

摘要(英)

At present, there is no international expansion detection method and the judgment standard of electric arc furnace slag (EAF slag) application in cementitious materials, and the industry in the reuse of EAF slag, need to be stabilized, now commonly used to test the stability of EAF slag hot pressure test. Therefore, this study focuses on the testing method of mortar containing EAF slag, the stabilization technology of EAF slag, and the engineering properties of the use of granules as cementitious materials. Two kinds of EAF oxidation slag and one kind of EAF reduction slag are used to partially replace the natural fine aggregate, and the degradation effects of different environments on the cement mortar containing EAF slag are analyzed in terms of replacement ratio and different environments. The environment will be room temperature, hot pressure, water immersion at 80°C, drying-wetting cycles, high alkali at 80°C and sulfate erosion on the mortar specimens with different substitution ratios for deterioration, and its safety will be evaluated by the results of expansion and compressive strength tests. The swelling behavior and test results were used to develop a method for predicting the engineering properties of cement mortars containing EAF slag in order to evaluate the long-term effects of EAF slag on engineering properties when used as cementitious materials.
The results show that the EAF slag can be observed three stages of expansion behavior in the room temperature environment for one year; in the 80℃ water immersion environment, the three stages of expansion behavior development can be shortened to 28 days to complete; for EAF slag stability treatment method, the hot water immersion method, has simple, safe and save time effect, and by the hot water immersion method of treatment of EAF slag also has good quality and stability of the effectiveness. Test shows that the unstabilized EAF slag in the hot pressure, 80℃ water immersion and 80℃ high alkaline environment will produce hydration expansion phenomenon, lead to more serious deterioration, in the sulfate environment is less impact on the EAF slag. EAF slag has been stabilized and treated, even if it completely replaces the natural fine aggregate, there is no significant effect on the engineering properties of the resulting cementitious materials, and also found that the linear regression equation from the 80°C immersion environment can be found to simulate the expansion of the corresponding 84 days immersion age when the proportion of natural fine aggregate replaced by different EAF slag.

關鍵字(中)

★ 電弧爐氧化碴
★ 電弧爐還原碴
★ 檢測方法
★ 安定化方法
★ 工程性質

關鍵字(英)

★ Electric arc furnace oxidation slag
★ electric arc furnace reduction slag
★ testing method
★ stabilization method
★ engineering properties

論文目次

中文摘要 i
Abstract ii
致謝 iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xii
第 1 章緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究內容 2
第 2 章文獻回顧 3
2.1 爐碴之分類及特性 3
2.1.1 爐碴之分類 3
2.1.2 爐碴之物化特性 6
2.2 爐碴資源化利用現況與法規 9
2.2.1 國內電弧爐碴申報量 10
2.2.2 爐碴資源化應用法規 11
2.3 爐碴膨脹性及安定化處理技術 12
2.3.1 爐碴體積膨脹之因素 12
2.3.2 安定化處理技術 14
2.4 不同的檢測方法於爐碴水泥砂漿之適用性 18
2.4.1 高溫養護試驗 19
2.4.2 熱壓膨脹試驗 21
2.4.3 室溫環境模擬試驗 22
2.4.4 其它環境試驗 23
2.5 不同環境因素對含爐碴砂漿耐久性之影響 28
2.5.1 物理侵蝕 28
2.5.2 化學侵蝕 30
2.6 爐碴的劣化行為之數值分析 32
2.6.1 多元線性回歸 32
2.6.2 人工神經網路模型 33
第 3 章研究規劃 35
3.1 研究流程 35
3.1.1 第一階段：加速電弧爐碴砂漿棒膨脹反應之檢測方法探討 37
3.1.2 第二階段：不同安定化處理方法對電弧爐碴粒料之膨脹行為影響 39
3.1.3 第三階段：電弧爐碴砂漿在不同環境因素下之工程性質探討 41
3.1.4 第四階段：電弧爐碴劣化行為預測 43
3.2 試驗材料及設備 44
3.2.1 試驗材料 44
3.2.2 試驗設備 50
3.3 試驗配比設計與編號 54
3.4 試驗方法 56
3.4.1 粒料前處理 56
3.4.2 化學成分分析 56
3.4.3 礦物組成分析 56
3.4.4 安定處理 56
3.4.5 微觀分析 57
3.4.6 室溫環境 57
3.4.7 熱壓環境 57
3.4.8 80℃潮濕環境 57
3.4.9 80℃浸水環境 58
3.4.10 乾濕循環環境試驗 58
3.4.11 80℃高鹼環境 58
3.4.12 硫酸鹽侵蝕環境 58
3.5 階段進行試驗說明 59
第 4 章研究成果與分析 61
4.1 電弧爐碴砂漿棒膨脹反應之檢測方法探討 61
4.1.1 養護環境 61
4.1.2 侵蝕環境 74
4.1.3 小結－電弧爐碴膨脹特性之檢測技術優劣性探討 83
4.2 不同安定化處理技術對電弧爐碴粒料之膨脹行為影響 87
4.2.1 高溫高壓之熱壓安定法 87
4.2.2 常溫常壓之自然風化法 91
4.2.3 高溫常壓之熱水浸泡法 94
4.2.4 小結－爐碴不同安定化方法之優劣性探討 105
4.3 電弧爐碴水泥砂漿在不同環境因素下之工程性質探討 108
4.3.1 室溫環境 109
4.3.2 熱壓環境 121
4.3.3 80℃浸水環境 132
4.3.4 硫酸鹽侵蝕環境 144
4.3.5 80℃高鹼環境試驗 155
4.3.6 乾溼循環環境 161
4.3.7 小結－電弧爐碴於各環境下與取代比例之安全性探討 171
4.4 電弧爐碴砂漿的劣化行為之預測 174
4.4.1 膨脹量模擬預測-線性回歸 174
第 5 章結論與建議 177
5.1 結論 177
5.2 建議 178
第 6 章參考文獻 181
表附錄 187
圖附錄 193

參考文獻

[1]. 蘋果日報，「驚台北文創竟是爐碴屋頻破洞影響耐震業者稱結構安全」，Mar. 2016，取自https://www.appledaily.com.tw/headline/20160306/ON7BIB7J4YCQUERK5B5CJMGTGI/。
[2]. 環境資訊中心，「學甲農地爐碴今天開始清立委質疑市府輕罰籲修法」，Sep. 2020，取自https://e-info.org.tw/node/226656。
[3]. 自由時報，「爐碴回填魚塭重金屬超標池水變綠海魚死光」，Dec. 2015，取自https://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/1545397。
[4]. 環境資源中心，「爐碴真的可以再利用嗎?學者建議訂定國內檢驗標準」，Mar. 2016，取自https://e-info.org.tw/node/115423。
[5]. 王博，「鋼渣中游離氧化鈣、游離氧化鎂的測定及其安定性研究」，北京化工大學材料科學與工程學系，碩士論文，2010。
[6]. 林佑瑋，「電弧延伸到耐久性水泥混凝土粒料對工程性質影響研究」，中原大學土木工程學系，碩士論文，2020。
[7]. 黃偉倫，「爐碴在混凝土中的膨脹行為及安定化方法研究」，中原大學土木工程學系，碩士論文，2015。
[8]. 楊貫一，「爐石資源化中鋼公司爐石應用的過去與未來」，技術與訓練，第17卷，第一期，1992。
[9]. 蘇茂豐、陳立，「電弧爐煉鋼爐渣之資源化現況與未來展望」，工業污染防治，第93期，第27~51頁，2005。
[10]. 林凱隆、羅康維，「還原碴作為水泥生料燒製環保水泥之研究，工業污染防治，第128期，第91~111頁，2014。
[11]. 袁家偉，「使用轉爐石提升耐久性瀝青混凝土成效之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2007。
[12]. 王耀寬，「轉爐石對多孔隙瀝青混凝土之影響」，國立成功大學土木工程學系，碩士論文，2000。
[13]. 台灣鋼鐵工業同業工會，「電弧爐煉鋼氧化碴（石）應用於道路級配粒料基底層」，台灣鋼鐵工業同業工會試行使用手冊，2019。
[14]. 劉國忠，「煉鋼爐渣之資源化技術與未來推展方向」，環保月刊，第四期十月號，2001。
[15]. 張凱茹，「應用轉爐石產製透水性反應材料用以處理酸性礦業廢水機制研究」，國立中山大學海洋環境及工程學系，碩士論文，2000。
[16]. 鄭清元，「電弧爐煉鋼碴特性及取代混凝土粗骨材之研究」，中原大學土木工程學系，碩士論文，2000。
[17]. 蘇茂豐，「電弧爐爐碴資源化歷程」，綠基會通訊，2010。
[18]. 行政院環境保護署，「重點事業廢棄物-爐碴之處理方式」，2020，取自https://data.gov.tw/dataset/47258。
[19]. 經濟部，「事業廢棄物再利用管理辦法」，2020。
[20]. 內政部營建署，「建築物結構用混凝土細粒料中電弧爐煉鋼爐碴（石）檢測及訓練實施要點」，2021，取自https://www.cpami.gov.tw/%E6%9C%80%E6%96%B0%E6%B6%88%E6%81%AF/%E6%B3%95%E8%A6%8F%E5%85%AC%E5%91%8A/30-%E5%BB%BA%E7%AF%89%E7%AE%A1%E7%90%86%E7%AF%87/34909-%E5%BB%BA%E7%AF%89%E7%89%A9%E7%B5%90%E6%A7%8B%E7%94%A8%E6%B7%B7%E5%87%9D%E5%9C%9F%E7%B4%B0%E7%B2%92%E6%96%99%E4%B8%AD%E9%9B%BB%E5%BC%A7%E7%88%90%E7%85%89%E9%8B%BC%E7%88%90%E7%A2%B4%EF%BC%88%E7%9F%B3%EF%BC%89%E6%AA%A2%E6%B8%AC%E5%8F%8A%E8%A8%93%E7%B7%B4%E5%AF%A6%E6%96%BD%E8%A6%81%E9%BB%9E.html。
[21]. 陳立，「電弧爐100為混凝土骨材之可行性研究」，國立中央大學土木工程學系，博士論文，2003。
[22]. 賴昱誠，「不鏽鋼100短期安定化探討」，高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所，碩士論文，2015。
[23]. Amaia Santamaria, Flora Faleschini, Giovanni Giacomello, Katya Brunelli, José-Tomás San José, Carlo Pellegrino, Marco Pasetto (2018),” Dimensional stability of electric arc furnace slag in civil engineering applications,” Journal of Cleaner Production, Volume 205, Pages 599-609.
[24]. Bong-Suk Cho, Hoon-Ha Lee, Seung-Kyu Yang, Woong-Jong Lee, and Tai-Sun Um (2009), “Appraisal of Concrete Performance and Plan for Stable Use of EAF Oxidizing Slag as Fine Aggregate of Concrete,” Journal of the Korea Concrete Institute, Volume 21, No.3, Pages 367-375.
[25]. Duc-Hien Le, Yeong-Nain Sheen, Quoc-Bao Bui (2017), “An assessment on volume stabilization of mortar with stainless steel slag sand,” Construction and Building Materials, Volume 155, Pages 200-208.
[26]. Han Young Moon , Jung Hoon Yoo & Seong Soo Kim (2002), “ A Fundamental Study on the Steel Slag Aggregate for Concrete,” Geosystem Engineering, Volume 5, No.2, Pages 38-45.
[27]. Praveen Kumar, D Satish Kumar, Marutiram K and SMR Prasad (2017), “ Pilot-scale steam aging of steel slags,” Waste Management & Research, Volume 35, No.6, Pages 602-609.
[28]. Huisheng Shi, Yujing Zhao, Wenwen Li (2002), " Effects of temperature on the hydration characteristics of free lime," Cement and Concrete Research, Volume 32, pp.789-793.
[29]. Moisés Frías Rojas, and M.I. Sánchez de Rojas(2000), "Chemical assessment of the electric arc Furnace slag as construction material ： Expansive compounds," Cement and Concrete Research, Volume 34, pp.1881-1888.
[30]. 俞紹康，「經高溫製程產生含矽再生粒料之鹼質活性研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2011。
[31]. 闕立恩，「電弧爐爐碴經安定化處理製成混凝土製品之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2017。
[32]. 劉邦龍，「爐碴作為混凝土細粒料的膨脹安定化方法及檢測技術研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2013。
[33]. 內政部建築研究所，「使用爐碴(石)對於混凝土力學與耐久性能之研究」，內政部建築研究所委託研究報告，2012。
[34]. 邵化建，「乾濕循環對混凝土物理力學性能影響研究」，西北農林科技大學農業水利工程系，碩士論文，2021。
[35]. 林益璇，「鋼轉爐石游離石灰加速安定化之研究」，高雄應用科技大學化學工程與材料工程系，碩士論文，2011。
[36]. 余孟勳，「竹炭材料應用於水泥砂漿之性質改善研究」，國立中山大學海洋環境及工程學系，碩士論文，2007。
[37]. 許純雅，「利用熱養護預測鋼碴混凝土的膨脹行為」，高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所，博士論文，2015。
[38]. 黃琪，「添加廢液晶玻璃混凝土力學與工程特性之預測模式研擬」，國立高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所，碩士論文，，2013。
[39]. 許博語，「利用高溫催化技術探討含鋼碴砂漿之膨脹行為」，高雄應用科技大學土木工程與防災科技研究所，碩士論文，2013。
[40]. 毛云杰，「粉化率與存活率試驗用於評估100膨脹性之可行性研究」，中原大學土木工程學系，碩士論文，2020。
[41]. M.A. González-Ortega, S.H.P. Cavalaro, G. Rodríguez de Sensale, A. Aguado (2019), “Durability of concrete with electric arc furnace slag aggregate,” Construction and Building Materials, Volume 217, Pages 543-556.
[42]. Juan M. Manso, Juan A. Polanco, Milagros Losañez, Javier J. Gonzále (2006), “Durability of concrete made with EAF slag as aggregate,” Cement and Concrete Composites, Volume 28, Issue 6, Pages 528-534.
[43]. 無限&生活誌，「邁向全台建安--國產建材實業領先研發爐碴檢測法，推廣課程獲營建業熱烈響應，全台建築安全大躍進」，Nov. 2021，取自https://www.sigmu.tw/articles/%E9%82%81%E5%90%91%E5%85%A8%E5%8F%B0%E5%BB%BA%E5%AE%89--%E5%9C%8B%E7%94%A2%E5%BB%BA%E6%9D%90%E5%AF%A6%E6%A5%AD%E9%A0%98%E5%85%88%E7%A0%94%E7%99%BC%E7%88%90%E7%A2%B4%E6%AA%A2%E6%B8%AC%E6%B3%95%E6%8E%A8%E5%BB%A3%E8%AA%B2%E7%A8%8B%E7%8D%B2%E7%87%9F%E5%BB%BA%E6%A5%AD%E7%86%B1%E7%83%88%E9%9F%BF%E6%87%89%E5%85%A8%E5%8F%B0%E5%BB%BA%E7%AF%89%E5%AE%89%E5%85%A8%E5%A4%A7%E8%BA%8D%E9%80%B2。
[44]. 傅國柱，「還原碴取代部份水泥之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2002。

指導教授

王韡蒨(Wei-Chien Wang)

審核日期

2022-9-19

推文