經高溫製程產生含矽再生粒料之鹼質活性研究

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俞紹康(Shao-kang Yu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

經高溫製程產生含矽再生粒料之鹼質活性研究
(ASR expansion behavior of recycling waste fine aggregates in concrete)

相關論文

★ 水泥製程於資源再利用之研究	★ 焚化底渣水洗前處理及應用之探討
★ 鈦鐵礦氯化爐碴應用於道路基底層及礦尾渣水洗前處理之研究	★ 水洗礦尾渣造粒後之粒料特性探討
★ 水洗礦尾渣取代水泥製品中細粒料之可行性研究	★ 陶瓷業無機性污泥資源化用於人工細粒料及自充填混凝土之研究
★ 磚製品中摻配鈦砂之較佳配比研究	★ 單維電化學傳輸陽離子技術抑制混凝土ASR之研究
★ 不同醇類製備聚丙烯酸酯應用於水泥基材的行為研究	★ 人工粒料作為路基材料及CLSM對RC構件和金屬腐蝕之影響研究
★ 改質人工粒料的應用策略基礎研究	★ 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
★ 鎂鋁氧化物及類水滑石對氯離子吸附行為之研究	★ 以CFB副產石灰作為水淬爐石粉激發劑之可行性探討
★ 加速鋰離子傳輸技術中不同電極間距對離子傳輸行為的影響研究	★ 改質人工粒料取代天然細粒料對混凝土性質的影響

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摘要(中)

近年來欲將廢棄物資源化再利用於取代水泥混凝土中的天然粒料，以符合近年努力進行的廢棄物回收再利用之綠色議題，同時亦可節約廢棄物處理成本，減輕環境的負擔。對於富含矽之再生材料若要再利用於水泥混凝土中，需注意可能發生鹼－矽反應(ASR)的潛在問題，若在釐清此些再生材料的ASR特性前，任意再利用於水泥混凝土中，可能會發生結構物產生嚴重的耐久性問題，因而衍生更多結構物安全及後續處理的問題。為了使富含矽的再生材料能適當安全的運用於水泥混凝土中，本研究將探討其最可能產生的潛在鹼－矽反應的特性，提供其資源化運用的建議。本研究先將國內環保署公告之廢棄物分成五類：爐碴、玻璃、陶瓷廢料、輕質粒料、及廢鑄砂等使用較快速的ASTM C289化學法進行材料的ASR潛在活性普查，針對具有潛在活性之材料；再利用標準規範ASTM C227和ASTM C1260等測長法綜合評估以確認再生粒料的ASR潛在活性；最後探討影響活性再生粒料的峰脹問題及抑制ASR膨脹量的方法。研究成果包括：1.台灣現有富含矽之廢棄物的ASR活性普查結果；2.活性再生粒料的ASR活性的峰脹效應（Pessimum Effect）；3.提出活性再生粒料之抑制ASR問題的方法；4.爐石應用前的熟化方法。

摘要(英)

Recently, people study in replace natural aggregates with waste in cement concrete. Recycling of green waste issues, while also saving waste disposal costs, reduce environmental burden. For silicon-rich to re-use of recycled materials in concrete, the need to pay attention to possible alkali-silica reaction
(ASR) problems.
In this study, EPA announced the first domestic waste is divided into five categories: slag, glass, ceramic waste, lightweight aggregates, and sand casting scrap. The use of ASTM C289, C227, and C1260 measurement methods to
identify potential in ASR activity.
Research include:
1. Taiwan’s existing silicon-rich waste ASR activity survey results.
2. Activity of recycled aggregates in ASR expansion effect of peak activity(Pessimum Effect).
3. Proposed activity of recycled aggregates of the problems in habiting ASR method.
4. Before apply furnace slag need to confirm the volume stability.

關鍵字(中)

★ 廢棄物
★ 鹼質與粒料反應
★ 峰脹效應

關鍵字(英)

★ recycling waste
★ pessimum effect
★ ASR

論文目次

目錄
中文摘要 I
ABSTRACT III
致謝 V
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XIII
第一章　研究目的與動機 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第二章文獻回顧 3
2.1 鹼質與粒料反應種類及機理 3
2.1.1 鹼－氧化矽反應 3
2.1.1.1 矽石（silica）對鹼－氧化矽反應的影響 4
2.1.1.2 鹼－氧化矽反應的形式 6
2.1.1.3 鹼-氧化矽反應機理 6
2.1.2 鹼－矽酸鹽反應（Alkali-Silicate Reaction） 8
2.1.3 鹼－碳酸鹽反應（Alkali-Carbonate Reaction, ACR） 9
2.2 鹼質與粒料反應的徵狀 12
2.2.1 外觀徵狀 12
2.2.1.1 純混凝土構造物 12
2.2.1.2 鋼筋混凝土構造物 16
2.2.2 混凝土構造物內部徵狀 16
2.2.2.1 反應圈 18
2.3 鹼質與粒料反應的影響因素 19
2.3.1 粒料種類 19
2.3.2 粒徑大小 21
2.3.3 含鹼量 21
2.3.4 水泥成分及水泥細度 22
2.3.5 水灰比與孔隙率 23
2.3.6 摻料 23
2.3.7 暴露環境 24
2.3.7.1 環境溫度 24
2.3.7.2 濕度 24
2.4 ASR檢測方法介紹 25
2.5 與鹼-氧化矽反應有關的慣用規範 27
2.6 峰脹效應（Pessimum Effect） 33
2.7 抑制ASR方法 35
2.7.1 限制含鹼量 35
2.7.2 避免使用活性粒料 35
2.7.3 添加卜作嵐材料 36
2.8 台灣地區用於混凝土工程經高溫處理含矽質材料 36
2.8.1 爐碴 36
2.8.1.1 爐碴來源及產量 36
2.8.1.2 爐碴組成成分與特性 39
2.8.1.3 爐碴資源化使用狀況 42
2.8.2 陶瓷廢料 43
2.8.2.1 陶瓷廢料來源及產量 43
2.8.2.2 陶瓷廢料組成成分與特性 43
2.8.2.3 陶瓷廢料資源化使用狀況 44
2.8.3 玻璃 44
2.8.3.1 玻璃來源及產量 44
2.8.3.2 玻璃組成成分與特性 45
2.8.3.3 玻璃資源化使用狀況 48
2.8.4 輕質粒料 49
2.8.4.1 輕質粒料來源及產量 49
2.8.4.2 輕質粒料組成成分與特性 50
2.8.4.3 輕質粒料資源化使用狀況 51
2.8.5 廢鑄砂 52
2.8.5.1 廢鑄砂來源及產量 52
2.8.5.2 廢鑄砂組成成分與特性 53
2.8.5.3 廢鑄砂資源化使用狀況 53
第三章　研究規劃 55
3.1 研究流程 55
3.2 研究方法及步驟 55
3.3 研究材料 66
3.3.1 試驗粒料 66
3.3.2 水泥 70
3.3.3 飛灰 72
3.3.4 水淬爐石粉 73
3.3.5 藥劑 74
3.3.6 水 75
3.3.7 活性再生材料 75
3.4 研究設備 79
3.5 試體配比及編碼 84
3.6 研究試驗相關計算 89
3.6.1 調整含鹼量 89
3.6.2 膨脹百分率計算 89
第四章研究成果 91
4.1 以ASTM規範調查活性再生粒料之ASR潛在活性 91
4.1.1 ASTM C289化學法 91
4.1.2 ASTM C227 砂漿棒法 95
4.1.3 ASTM C1260 加速砂漿棒法 99
4.1.4 交叉比對各規範試驗結果 107
4.1.5 砂漿棒劣化程度 112
4.2 爐碴安定化處理對抑制再利用時的膨脹量成效分析 119
4.3 峰脹效應（Pessimum Effect） 126
4.3.1　陶瓷砂以單一粒徑取代原級配製作砂漿棒 126
4.3.2　陶瓷砂取代部分天然粒料 128
4.3.3　TFT玻璃以單一粒徑取代原級配製作砂漿棒 128
4.3.4　TFT玻璃取代部分天然粒料 130
4.3.5　殼模砂以單一粒徑取代原級配製作砂漿棒 130
4.3.6　殼模砂取代部分天然粒料 132
4.3.7 環境因素對活性再生粒料單一粒徑取代天然粒料的峰脹效應影響 132
4.3.8　環境因素對活性再生粒料取代天然粒料比例的峰脹效應影響 135
4.4　抑制活性再生粒枓的ASR膨脹量方法探討 137
4.4.1　低鹼水泥抑制活性再生粒料的ASR膨脹成效評估 137
4.4.2　飛灰取代水泥抑制活性再生粒料的ASR膨脹成效評估 140
4.4.3　爐石取代水泥抑制成效 146
4.4.4　以ASTM C227法評估卜作嵐材料抑制ASR成效的可行性 151
第五章　結論與建議 155
5.1　結論 155
5.2　建議 157
參考文獻 159

參考文獻

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指導教授

李釗(Chau Lee)

審核日期

2011-7-26

推文