還原碴-高爐石作為混合膠結材料之應用

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吳明富(Ming-Fu Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

還原碴-高爐石作為混合膠結材料之應用

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摘要(中)

目前國內各煉鋼廠煉鋼爐碴去化困難，出現大量堆置現象。若使煉鋼爐碴作為膠結材替代部分水泥使用，並發展成能取代傳統水泥的綠色材料，則可有效落實環境保護及廢棄物資源化再利用之目的。
由於以工業副產物作為膠結材料並取代部分水泥之應用研究已相當成熟，包括高爐石及燃煤飛灰皆已有廣泛探討。本研究運用此概念，一方面針對還原碴粉體材料運用於水泥系材料中，是否具有膠結性質之特性，並與高爐石混合製成混合爐碴，尋求混合爐碴之最適當比例以提高膠結品質，並取代部分水泥作為混凝土膠結材料之應用，另一方面則在不使用波特蘭水泥的前提下，以鹼活化處理技術提升還原碴之可利用性。
試驗結果顯示，由混合爐碴強度活性指數結果得知，以還原碴與高爐石混合成為混合爐碴並取代水泥時，其使用量需加以限制，以避免對抗壓強度造成不利的影響，在耐久性方面也需注意對抗硫酸鹽侵蝕能力的影響。而以混合爐碴製成之鹼活化漿體，在工程性質及經濟性的考量下，應以含鹼當量4%、鹼模數比1.25、混合爐碴比例70/30 (高爐石/還原碴)為較佳。

摘要(英)

The current domestic steel mills are having difficulties in the deinventory process of furnace flag, which large amount of accumulation has appeared. If we could use furnace slag as bonding materials to replace part of the cement usages and develop it into green materials that can eventually replace traditional cement, the purpose of environmental protection and waste recycling will be effectively achieved.
The development and research on the use of industrial byproducts as bonding materials to replace cements has matured, including blast furnace slag and fly ash which are also widely discussed. This concept is used in this study: first of all, it focuses on whether there would be any characteristics of bonding materials if reductive slag is applied to cement-like materials. Then by mixing reductive slag with blast furnace slag to produce mixed-furnace slag, the most appropriate ratio could be identified in order to increase the quality of the bonding material and thus replace the amount of cement usage in concrete cement materials. On the other hand, the enhancement of the availability of reductive slag by alkali-activation technology without the presence of Portland cement is also an important part of this study.
Test results of the strength activity index of mixed-furnace slag has shown that the amount of usage when mixing reductive slag with blast furnace slag to get mixed-furnace slag to replace cement has to be limited in order to avoid adverse effects on the compressive strength. In terms of durability, the capability of resistance to sulfate attack should be taken into consideration. As for the alkali activation slurry made from mixed-furnace slag, the preferred proportion should be 4% alkali, a 1.25 ratio of alkaline modulus, and a 70/30(slag/reductive slag) ratio of mixed-furnace slag for engineering and economical purposes.

關鍵字(中)

★ 電弧爐還原碴
★ 混合爐碴膠結材料
★ 鹼活化技術
★ 抗壓強度

關鍵字(英)

★ arc furnace reductive slag
★ furnace slag mixed bonding materials
★ alkali activation technology
★ compressive strength

論文目次

第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 1
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電弧爐煉鋼簡介 5
2.1.2 還原碴之物化特性 7
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 高爐爐石 12
2.2.1高爐爐石與水泥水化反應 12
2.2.2高爐爐石混凝土的材料特性 14
2.2.3還原碴替代水泥應用於混凝土材料性質之主要機理 16
2.2.4提升膠結活性之技術 17
2.3 鹼活化處理技術 19
2.3.1鹼活化之反應機理 20
2.3.2鹼活化技術之特性及影響 22
2.3.3 鹼活化技術之優缺點 26
第三章實驗材料及方法 28
3.1 實驗材料 28
3.2 實驗設備及儀器 33
3.3 實驗流程及方法 40
3.3.1 實驗流程 40
3.3.2 實驗方法 43
3.3.3 鹼活化配比及計算 46
3.3.4 細粒料快速砂漿棒試驗 49
3.3.5混合爐碴膠結料配比表 51
第四章結果與分析 52
4.1 還原碴基本性質分析 53
4.1.1物理性質 53
4.1.2 化學性質 59
4.2 還原碴品質之基本試驗 63
4.2.1 還原碴反應活性與混合爐碴比例 63
4.2.2混合爐碴強度活性指數 68
4.2.3 還原碴之粒徑、細度影響 70
4.3還原碴與混合爐碴對水泥耐久性之影響 73
4.3.1 乾燥收縮量試驗 73
4.3.2 抗硫酸鹽侵蝕試驗 75
4.3.3 熱壓膨脹試驗 78
4.4 混合爐碴混凝土 80
4.4.1混凝土新拌性質 81
4.4.2混合爐碴水泥混凝土抗壓強度 82
4.4.3耐久性試驗初步結果 84
4.5添加鹼活化劑提升還原碴活性之成效 87
4.5.1還原碴於混合爐碴之最佳用量 87
4.5.2活化劑濃度對混合爐碴之影響 88
4.5.3鹼活化混合爐碴之體積穩定性 91
4.6鹼活化混合爐碴漿體微觀分析 95
4.6.1 X光繞射分析 95
4.6.2 鹼活化混合爐碴的水化程度 98
第五章結論與建議 100
5.1 結論 100
5.2 建議 101
參考文獻 103

參考文獻

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指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2013-7-24

推文