不同型態之CFB副產石灰應用於混凝土之研究

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陳冠宇(Guan-Yu Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

不同型態之CFB副產石灰應用於混凝土之研究
(Use of various CFB ashes in concrete)

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摘要(中)

CFB副產石灰為循環式流體化床發電鍋爐(Circulating Fluidized Bed Boiler，簡稱CFB) 為避免高含硫量之石油焦作為燃料於高溫燃燒時產生硫氧化物過量排放，而以石灰石進行脫硫製程下產生之工業副產物，主要成分為無水石膏，依外觀及取得之位置不同而有粉狀(飛灰)與粒狀(床灰)之差異。
本研究係利用粉狀副產石灰做為激發水淬爐石粉卜作嵐活性之活化劑，應用於部分膠結材料中，透過長期取樣蒐集，建立其物理性質與活化膠結品質之資料，並透過統計方式記錄材料品質變異，此外，並試以添加燃煤飛灰作為替代膠結材料，取代爐石粉用量達到多元摻配與再利用之效益；另一方面，本研究針對以浸泡水化方式穩定堆積處理之水化副產石灰，為達到大量使用之目的，透過應用於混凝土之方式，進行配合設計與應用成效分析，探討可行性與適用性，達到副產石灰之最大再利用率。
研究成果顯示，各年份出廠粉狀副產石灰，在材料物理性質變異及活化爐石粉能力上均具有相當穩定之品質，而燃煤飛灰取代部分爐石粉後，膠結品質仍相當良好，但是具有凝結時間較長之疑慮；在水化副產石灰應用於取代細粒料時，由於高吸水率使拌合用水明顯提升，且過量使用時，對於抗壓強度與體積穩定性均有不良影響，但若以研磨方式處理並以少量取代細粒料(10~15%)下，則可有相當明顯之改善，並經混凝土試拌證實其成效良好。

摘要(英)

Circulating Fluidized Bed (CFB) Boiler is a means of energy-generating process by burning petroleum coke. In order to avoid blazed petroleum coke with high sulfur content from emitting overdosed sulfur dioxide, limestone is introduced in the boiler for desulfuration. The residue collected from the boiler is called CFB ashes. With different appearances and different collection ways, CFE ashes can be divided into fly ash and bed ash.
In this study, CFB fly ash is mixed with blast furnace slag to activate the pozzolanic reaction of slag such that the activated slag can be used as cementitious materials. Through continuous collection of CFB samples for testing of physical property and slag-activation capacity, the quality of the CFB ashes was carefully evaluated. And use the co-firing coal fly ash to replace some slag as the cementing material. In practice, CFB bed ash and fly ash were soaked in water for 24 hours, allowing hydration of the ashes to occur, before the ashes are stockpiled. And these ashes are termed hydrated CFB ash (HCFB). In order to apply HCFB to concrete mixes, laboratory evaluations were made to find the feasible proportioning methods.
Test results indicate that the CFB fly ash is a stable quality material in terms of the physical properties and activation capability on the pozzolanic reaction of slag. Partial replacement of the slag with coal fly ash in activating their pozzolanic activity is possible, but delayed mortar setting time is accompanied. And excessive use of HCFB in concrete could result in reduced compressive strength and volume instability. By grinding of HCFB to grain sizes passing #200 sieve and limiting the amount of HCFB in concrete to 10 to 15%, it is possible to use HCFB in concrete.

關鍵字(中)

★ CFB副產石灰
★ 抗壓強度
★ 體積穩定性

關鍵字(英)

★ Volume stability and durability
★ Compressive strength
★ CFB ash

論文目次

目錄
圖目錄 III
表目錄 V
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 3
第二章文獻回顧 5
2.1 流體化床鍋爐技術( Fluidized Bed Combustion Technology) 5
2.1.1 循環式流體化床鍋爐(Circulating Fluidized Bed Boiler，CFB) 5
2.1.2 循環式流體化床脫硫原理及使用材料 7
2.1.3 CFB副產石灰產出種類 9
2.2 石膏之水化反應機理及特性 10
2.2.1 石膏之水化反應 10
2.3 副產石灰主要成分與反應機理及特性 12
2.3.1 free-CaO及 SO3之影響 15
2.4 卜作嵐材料之應用與反應機理 18
2.4.1 CFB副產石灰作為卜作嵐材料之探討 18
2.4.2 水淬高爐爐石粉之特性與反應機理 19
2.4.3 常見水化產物種類與特性 20
2.5 CFB副產石灰運用於混凝土之發展 23
2.5.1 CFB副產石灰與水泥、爐石粉拌製混凝土之成效 23
2.5.2 水化副產石灰作為膠結用料之探討 30
2.5.3 CFB副產石灰取代部分水泥、細粒料之研究 31
2.5.4 CFB副產石灰對於水泥混凝土新拌性質之影響 34
2.6 CFB副產石灰運用於CLSM技術 36
2.7 活化爐石粉(Activted Slag)技術之概念 37
第三章實驗材料與方法 39
3.1 試驗材料 39
3.2 試驗設備 46
3.3 試驗內容及方法 55
3.3.1 主要試驗內容 55
3.3.2 試驗方法 57
第四章實驗結果與討論 66
4.1 粉狀副產石灰比重、細度歷年統計 66
4.2 粉狀副產石灰活化水淬爐石粉膠結能力 68
4.2.1 粉狀副產石灰陳化時間與膠結品質之變異 70
4.2.2 粉狀副產石灰活化爐石粉強度指數 72
4.2.3 活化爐石粉系統抗壓強度標準之建立 74
4.3 替代材料摻配之膠結強度發展影響 76
4.4水化副產石灰之應用 77
4.4.1水化副產石灰作為膠結材料之應用 78
4.5水化副產石灰作為混凝土細粒料之應用成效 79
4.5.1 流度控制水膠比(W/B)用水量測定 80
4.5.2 砂漿抗壓強度檢驗 81
4.5.3 應用活化爐粉系統於膠結配比 89
4.5.4 SO3含量效應檢驗 94
4.5.5 SO3含量門檻值計算 100
4.6 混凝土配合設計 102
4.6.1 混凝土配比與施作 103
4.6.2 混凝土凝結時間 106
4.6.3 混凝土抗壓強度 107
第五章結論與建議 109
5.1 結論 109
5.2 建議 111
參考文獻 113

參考文獻

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指導教授

黃偉慶(Wei-Hsing Huang)

審核日期

2011-7-24

推文