電弧爐氧化碴特性及取代混凝土粗骨材之成效研究

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吳泓昱(Hao-U Wu ) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程研究所

論文名稱

電弧爐氧化碴特性及取代混凝土粗骨材之成效研究

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摘要(中)

本研究的目的在於研究電弧爐碴資源化再利用之方向和成效之探討。主要針對電弧爐氧化碴取代天然碎石級配鋪築道路基底層及取代天然粗骨材粒料拌製混凝土之可行性。並以化性試驗、物性試驗以及環境試驗加以討論其取代天然粒料之優劣。以環境試驗而言，電弧爐氧化碴對環境並不會釋放出有毒物質，但其鐵離子溶出量仍超出規範值。物性實驗發現其比重、吸水率、孔隙率、加州承載比等性質高於天然骨材，但其健性和磨損率相對而言則較低。而電弧爐氧化碴其易膨脹的性質造成在應用上的困難。因此在使用前先以70℃水浸泡使其恆溫養生一個月，俟體積穩定後再加以應用。

關鍵字(中)

★ 水化反應
★ 膨脹
★ 電弧爐氧化碴
★ 體積穩定

關鍵字(英)

論文目次

第一章緒論1
1.1研究動機1
1.2研究目的2
1.3研究範圍和方法2
第二章文獻回顧4
2.1電弧爐碴之製程與組成4
2.1.1製程概述.................................... 4
2.1.2電弧爐碴之種類與組成........................ 5
2.2電弧爐碴先處裡程序6
2.2.1水淬法7
2.2.2氣碎法7
2.2.3餘熱自解法7
2.2.4熱潑法8
2.2.5淺盤潑法8
2.2.6快速處理法8
2.2.7改質法...................................... 9
2.2.8自然風化法.................................. 9
2.3電弧爐碴的組成9
2.3.1氧化鈣10
2.3.2氧化矽10
2.3.3氧化鎂10
2.3.4氧化鋁11
2.3.5氧化鐵..................................... 11
2.3.6硫......................................... 11
2.4電弧爐碴參與水化反應12
2.5煉鋼爐碴-轉爐碴的應用13
2.5.1轉爐碴的製程13
2.5.2轉爐碴資源化的困難14
2.5.3轉爐碴的處理及應用......................... 14
2.6 國外爐碴的應用情形.............................. 15
2.7 台灣地區電弧爐電弧業之概況...................... 17
2.8 電弧爐碴的應用................................. 15
第三章實驗計畫23
3.1實驗材料23
3.2主要儀器設備26
3.2.1混凝土拌合機26
3.2.2數位式電子天平26
3.2.3恆溫恆濕控制箱26
3.2.4萬能試驗機27
3.2.5空氣含量氣量計28
3.2.6彈性模術儀28
3.2.7數位式比長計29
3.2.8X光繞射分析儀30
3.3 實驗內容與方法30
3.3.1粒料基本物性試驗33
3.3.2混凝土配合設計41
3.3.3水泥砂漿棒配比42
3.3.4混凝土新拌性質試驗......................... 42
3.3.5混凝土硬固性質試驗......................... 44
3.4 電弧爐爐碴化性分析47
3.5 毒性特性溶出試驗................................ 48
3.6 水污染試驗...................................... 48
第四章成效評估與討論49
4.1電弧爐爐碴物理性質52
4.1.1比重與吸水率53
4.1.2乾搗單位重54
4.1.3洛杉磯磨損試驗............................. 55
4.1.4健性試驗................................... 56
4.1.5孔隙率..................................... 57
4.1.6整體評估................................... 57
4.2電弧爐爐碴化學性質61
4.2.1氧化鈣(Lime)62
4.2.2氧化鎂(Magnesia)63
4.2.3氧化鐵(Ferric oxide)63
4.2.4二氧化矽(Silica)........................... 64
4.2.5氧化鋁（Aluminum oxide）..................... 64
4.2.6硫（Sulfeu）.................................64
4.2.7總鹼量..................................... 64
4.2.8整體評估................................... 65
4.3電弧爐氧化碴浸水膨脹試驗66
4.4電弧爐氧化碴之環境影響評估...................... 68
4.4.1電弧爐氧化碴之輻射劑量檢測68
4.4.2電弧爐氧化碴水污染試驗毒性溶出試驗71
4.5 新拌混凝土性質.................................. 76
4.5.1新拌混凝土單位重76
4.5.2混凝土坍度試驗............................. 77
4.5.3新拌混凝土空氣含量試驗..................... 78
4.5.4新拌混凝泌水試驗........................... 79
4.6硬固混凝土電弧爐碴混凝土性質79
4.6.1硬固混凝土單位重實驗80
4.6.2爐碴混凝土強度試驗80
4.6.3混凝土彈性模數試驗88
4.6.4蒲松比89
4.6.5吸水率..................................... 89
4.6.6混凝土膨脹................................. 89
4.6.7爐碴混凝土抗硫酸侵蝕試驗................... 90
4.7水泥砂漿試驗92
4.8 精密儀器試驗.................................... 94
4.8.1X光繞射分析95
4.8.2掃描式電子顯微鏡102
4.8.3能量分析試驗105
4.9 承載力.........................................107
第五章結論與建議108
5.1結論108
5.2建議110
參考文獻.............................................112
附錄一全國25家電弧爐氧化碴之物性分析表...............i
附錄二全國25家電弧爐氧化碴化學性質分析統計比較表....ii
附錄三 23廠電弧爐碴破碎前後圖示..................... iii

參考文獻

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指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2001-7-12

推文