| 姓名 |
劉邦龍(Bang-long Liu)
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畢業系所 |
土木工程學系 |
| 論文名稱 |
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
(Expansion Stabilization Methods and Examination Technique of Slag Used as Fine Aggregate of Concrete)
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| 摘要(中) |
本研究內容主要分為三個研究子題：(1)探討爐碴用於製作水泥砂漿棒檢測試體時之適當材料配比；(2)分析高溫高壓水蒸氣前處理對爐碴安定化程度影響；(3)提出爐碴作為混凝土細粒料的檢測方法及判斷標準。
爐碴是由煉鋼時所產生的副產物，因此其含有鐵的成分，使得爐碴擁有媲美天然粒料的強度及耐久性，是相當優良的粒料，但用在混凝土及道路基底層時，卻可能造成路面隆起和混凝土表面起泡的現象，其原因主要是因為在形成爐碴時，需要添加石灰來幫助造碴，但添加過多爐碴粒料中就會含有多餘的f-CaO與f-MgO，當遇到水後就會反應發生膨脹的現象，使體積膨脹100～300 %及77 %，導致結構物的損壞，影響生命財產的安全。
因為爐碴的再利用價值，近年來許多的材料中常會添加爐碴以減少成本支出，但在不清處爐碴成分的情形下，就可能會造成路面隆起及混凝土表面起泡的現象。為了解決這一個問題，本研究發現以水泥：爐碴體積比＝1：3，及標準流度用水量進行拌和製成砂漿棒試體，之後再進行熱壓膨脹試驗，以膨脹量0.052 %及試體表面是否有起泡現象為標準，可以快效檢驗爐碴的膨脹行為，並確認是否可運用在工程中，同時也發現以215.7±1.7˚C之高壓水蒸氣將爐碴先進行前處理，可有效降低大部分爐碴的膨脹行為。 |
| 摘要(英) |
This research is divided into three sub-themes: (1) investigate the slag for making cement mortar bar test specimen the best material ratio;(2) analysis of high temperature and pressure of water vapor pre-treatment slag for the degree of impact on stability; (3) proposed slag as fine aggregate of concrete test methods and standards.
Slag is a by-product generated when Steelmaking, so the ingredients containing iron, so that slag has comparable to strength and durability of natural aggregates, is quite a excellent material, but, when used in concrete and the road base layer, it may cause pavement uplift and concrete surface blistering phenomenon, the main reason is because when forming the slag, need to add lime to help making slag, but adding too much the slag pellets will contain extra f-CaO and f-MgO, when encountering water it will occur reaction of the phenomenon of swell, let the volume expansion from 100 to 300% and 77%, cause damage to the structure, affecting the safety of life and property.
Because the value of re-use of slag, in recent years, many materials will added slag to reduce costs, but unclear slag composition in the case, it may cause pavement uplift and concrete surface blistering phenomenon. To solve this problem, the study found that in order to cement: the slag volume ratio = 1:3, and the water usage on standard mobility to mix and making mortar bars specimen, and then conducting autoclave expansion test, With amount of expansion 0.052% and whether there is the specimen surface foaming phenomenon as the standard, it can quickly test the behavior of slag on expansion, and check that can be used in engineering, but also found to pre-treatment the slag with 215.7 ± 1.7˚C high pressure of water vapor can effectively reduce the expansion behavior of most slag. |
| 關鍵字(中) |
★ 爐碴
★ 混凝土細粒料
★ 熱壓膨脹
★ 安定化 |
關鍵字(英) |
★ slag
★ concrete with fine aggregate
★ autoclave expansion
★ stabilization |
| 論文目次 |
中文摘要 I
ABSTRACT II
致謝 IV
目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XIV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 爐碴之種類及來源 3
2.1.1 爐碴之相關法規 3
2.1.2 爐碴之相關特性 7
2.1.2.1 高爐 7
2.1.2.2 轉爐 8
2.1.2.3 電弧爐 9
2.1.2.4 化鐵爐 10
2.1.2.5 感應電爐 11
2.1.2.6旋轉窯 12
2.2 各國對於爐碴資源化應用之方向 13
2.3 爐碴之成分與特性 15
2.4 影響爐碴再利用之因素 18
2.5 預防爐碴膨脹之處理方式 19
2.6 近幾年國內對於爐碴之研究方向 21
2.7 小結 22
第三章 研究規劃 23
3.1 試驗流程與方法 23
3.1.1決定爐碴水泥砂漿之適當配比 25
3.1.2爐碴前處理與爐碴砂漿棒蒸壓試驗 27
3.1.3爐碴作為混凝土細粒料的檢測方法及判別標準 29
3.2 試驗步驟 31
3.2.1 爐碴粒料處理 31
3.2.2 爐碴砂漿中水泥與粒料適當比例分析 31
3.2.3 建立爐碴是否達到安定化的標準 32
3.3 試驗材料及設備 33
3.3.1 試驗材料 33
3.3.2 試驗設備 40
3.4 研究試驗相關計算 45
3.4.1 膨脹百分率計算 45
第四章 結果與討論 46
4.1 爐碴砂漿之適當配比探討 46
4.1.1 重量比 46
4.1.2 體積比 48
4.1.2.1 以體積比例法進行初期試驗 48
4.1.2.2 以體積百分比法決定砂漿配比 49
4.1.3小結 56
4.2 高溫水蒸氣前處理爐碴對水泥砂漿膨脹之影響 57
4.2.1 純水泥漿及天然粒料 57
4.2.2 高爐碴 58
4.2.3 化鐵爐碴 60
4.2.4 轉爐碴 60
4.2.5 脫硫碴 63
4.2.6 電弧爐氧化碴（碳鋼） 64
4.2.7 電弧爐氧化碴（不銹鋼） 72
4.2.8 小結 73
4.3 爐碴用於混凝土的檢測方法及判定標準 75
4.3.1 各類爐碴多次熱壓膨脹試驗結果 78
4.3.1.1 天然粒料砂漿棒與純水泥漿 78
4.3.1.2 高爐碴 79
4.3.1.3 化鐵爐碴 80
4.3.1.4 轉爐碴 81
4.3.1.5 脫硫碴 84
4.3.1.6 電弧爐氧化碴（碳鋼） 86
4.3.1.7 電弧爐氧化碴（不銹鋼） 96
4.3.2 爐碴經215.7˚C高溫高壓水蒸氣前處理之安定化成效 98
4.3.3 爐碴適合作為混凝土細粒料的熱壓膨脹判定標準評估 99
4.4 綜合討論 100
第五章 結論與建議 102
5.1 結論 102
5.2 建議 103
參考文獻 104
附錄 爐碴水泥砂漿熱壓膨脹試驗法擬案 110 |
| 參考文獻 |
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[44]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，碩士論文，民國一百年。
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| 指導教授 |
李釗(Zhao Li)
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審核日期 |
2013-10-29 |
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