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姓名 吳宗翰(Tzung-Han Wu) 查詢紙本館藏 畢業系所 土木工程學系 論文名稱 改質人工粒料的應用策略基礎研究
(making modified artificial aggregates to investigate the suit resource usage strategies)相關論文 檔案 [Endnote RIS 格式]
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摘要(中) 本研究主要在找尋製作改質人工粒料的最適當配比，再將其取代天然粒料製作混凝土及砂漿試體，以探討改質人工粒料資源化運用的策略。研究內容依執行程序可區分為三個實驗階段；決定改質人工粒料的最佳固化配比、拌和用各材料間性質分析、砂漿及混凝土製作。
研究成果顯示: (1)當w/c = 0.44、黏結料濕餅重量比 = 1.1、爐石取代50 %水泥進行水洗礦尾渣固化處理，能有最佳強度表現。(2)改質人工粒料的氯離子含量已遠低於規範值，並具備比重小、吸水率高等特性，但耐久性不及天然粒料，採部分取代天然粒料方式用於砂漿及混凝土時，對試體的性質影響較小。(3)花蓮砂相較於其他產地之天然粒料，除ASR活性低外，其比重、吸水率、抗磨損及用於製作砂漿強度方面均有最佳表現。(4)若要改善因使用改質人工粒料所降低的工作性，使用改質木質磺酸作為強塑劑，會有最佳的提升工作性及強度的效果，較有成效的添加量約為黏結粉體量之0.68%。(5)砂漿試驗中，改質人工粒料取代天然粒料比例愈高，則砂漿性質會愈差。使用2.3~2.7較低細度模數的改質人工粒料時，對砂漿工作性及強度較有利。(6)改質人工粒料經機器破碎而得，顆粒較不規則，因此混凝土的工作性會隨著其粒徑增加而降低，強度亦隨著且取代量越多折減量越大。當取代粗砂、細砂及一分石時水灰比分別選用0.7~0.8範圍其28天強度皆可達210 kgf/cm2。
摘要(英) This research devoted in looking to the most appropriate proportion of
making modified artificial aggregates, to investigate the suit resource usage strategies in concrete and mortar specimens. According to research content enforcement procedures can be divided into three experimental phase; decided the best solidify proportion of the modified artificial aggregates, Mixing using analysis various materials between the nature and mortar and concrete production.
The results show : (1) when being mixed with the proportion of 0.44 w/c, 1.1 cement/cake and 50% slag for cake solidify has the best strength performance. (2) The chloride ion content of the modified artificial aggregates have been lower than specification, and has low specific gravity, high water absorption properties but the durability is less than the natural aggregates, appropriate use of mortar and concrete have less affected on the properties of the specimen. (3) The Hualien sand compared to the other origin of natural aggregates, have the best performance both in terms of activity, basic properties and strength of mortar. (4) Using MLS as a superplasticizer, which can effectively improve the workability and strength decreased as a result of using the modified artificial aggregates. (5) In the mortar test, while modified artificial aggregates replace the higher the percentage, the mortar performance will be worse , but use lower fineness modulus(2.3~2.7), mortar workability and strength have better advantageous. (6) Due to modified Artificial aggregates to show irregular-shaped particles, in concrete test, when particle size and replaced amount increased ,will reduce workability and strength. When to replace the coarse sand, fine sand and Coarse aggregates then order of selection 0.8,0.7 and 0.7 w/c ,the strength of the 28 days could reach 210 kgf/cm2.
關鍵字(中) ★ 改質人工粒料
★ 固化
★ 強塑劑關鍵字(英) ★ modified artificial aggregates
★ solidify
★ superplasticizer論文目次 第一章 緒論 1
1-1 研究緣起 1
1-2 研究內容 1
第二章 文獻回顧 3
2-1 台灣地區砂石供需調查 3
2-1-1 台灣地區砂土需求 3
2-1-2 台灣砂石供應現況 4
2-1-3 台灣地區砂土石產銷調查 9
2-2 環保署對再生資源的運用要求 11
2-2-1 再生資源運用管理制度 12
2-2-2 資源再利用法源依據 14
2-2-3 再生資源產業發展現況 17
2-3 製作各種混凝土對細粒料的性質要求 20
2-3-1 常重及輕重質混凝土 20
2-3-2 控制性低強度材料 (CLSM) 24
2-3-3 自充填混凝土 (SSC) 26
2-3-4 道路基底層 29
2-3-5 無筋混凝土 32
第三章 試驗材料與研究規劃 34
3-1 試驗材料 34
3-2 試驗儀器與設備 39
3-3 研究規劃 44
3-3-1 研究流程 44
3-3-2 研究方法 47
第四章 結果與討論 67
4-1 改質人工粒料之固化 67
4-1-1 水泥用量對水洗礦尾渣固化試體的強度影響 67
4-1-2 水淬爐石粉部分取代水泥對固化試體的抗壓強度影響 70
4-1-3 改質人工粒料有效製程 71
4-2 改質人工粒料基本物理性質分析 74
4-2-1 粒料之比重及吸水率試驗 74
4-2-2 粒料之單位重與空隙率試驗 75
4-2-3 粒料之健度試驗 77
4-2-4 粒料水溶性氯離子試驗 78
4-2-5 細粒料磨損試驗 78
4-2-6 粒料含砂當量試驗 80
4-3 天然粒料基本物理性質分析 80
4-3-1 天然粒料之比重及吸水率試驗 81
4-3-2 天然粒料之粒徑分析試驗 81
4-3-3 天然粒料之細粒料磨損試驗 82
4-3-4 天然粒料之抗壓強度試驗 85
4-3-5 天然粒料基本性質分析小結 85
4-4 強塑劑選定 86
4-4-1 不同強塑劑的影響 86
4-4-2 較佳藥劑於不同細度模數粒料下分析結果 91
4-4-3 較佳藥劑用量分析結果 92
4-4-4 強塑劑選定小結 94
4-5 改質人工粒料拌製砂漿 95
4-5-1 新拌漿體分析結果 96
4-5-2 硬固漿體分析結果 102
4-5-3 人工粒料拌製漿體試驗小結 109
4-6 改質人工粒料拌製混凝土 111
4-6-1 新拌漿體分析結果 111
4-6-2 硬固試體分析結果 114
4-6-3 改質人工粒料拌製混凝土試驗小結 118
4-7 改質人工粒料製作平板磚試體試驗 119
4-8 改質人工粒料製作成本與市場訂價分析 120
4-8-1 改質人工粒料製作成本分析 120
4-8-2 改質人工粒料市場訂價分析 120
4-9 CNS 1240 混凝土用粒料標準 122
4-10 改質人工粒料與低水泥人工粒料之基本性質 123
第五章 結論與建議 126
5-1 結論 126
5-2 建議 127
參考文獻 129
附錄 134
圖目錄
圖2.1 河川、陸上及進口砂石總供應量統計圖[3] 3
圖2.2 台灣地區砂石供應鏈[3] 5
圖2.3 87年~ 99年河川砂石生產量[12] 5
圖2.4 87年~ 99年陸上砂石生產量[3] 6
圖2.5 87年~ 99年營建剩餘土石生產量[6] 7
圖2.6 87～99年進口砂石進口量[3] 8
圖2.7 91～99年台灣地區土石採取許可區統計表[3] 9
圖2.8 台灣地區砂石平均價格[3] 10
圖2.9 99年台灣地區砂石價格趨勢圖[3] 11
圖2.10 資源再生產業範疇圖[11] 12
圖2.11 資再法再利用管道[14] 14
圖2.12 廢清法再利用管道[14] 15
圖2.13 資再法與廢清法之分工[14] 15
圖2.14 歷年工業廢棄物再利用量統計圖[18] 18
圖2.15 輕質混凝土特性[22] [23] 21
圖2.16 表面水變化對坍流度的影響[40] 28
圖2.17 FM變化對坍流度的影響[40] 28
圖2.18 鋪面的斷面圖[43] 29
圖3.1 水洗礦尾渣 34
圖3.2 強剪式拌和機 39
圖3.3 筒槽及頂蓋 39
圖3.4 震動夯實機 40
圖3.5 細粒料磨損試驗儀 41
圖3.6 攪動槽及輪葉軸 41
圖3.7 CNS 14791規範設計圖 41
圖3.8 顎碎機 42
圖3.9 咬合距離 42
圖3.10 萬能試驗機 42
圖3.11 比長儀 43
圖3.12 研究流程 46
圖3.13 人工粒料製作配比設計試驗之流程 47
圖3.14 人工粒料製作程序 47
圖3.15 改質人工粒料基本性質試驗流程圖 51
圖3.16 細粒料之比重及吸水率試驗流程圖 52
圖3.17 粒料單位重與空隙試驗流程圖 53
圖3.18 硫酸鈉硫酸鎂粒料健度試驗流程圖 55
圖3.19 含砂當量試驗流程圖 56
圖3.20 細粒料磨損試驗流程圖 57
圖3.21 細粒料中水溶性氯離子含量試驗流程圖 58
圖3.22 強塑劑選定試驗流程圖 60
圖3.23 各產地細粒料選定試驗流程圖 61
圖3.24 第一階段水泥砂漿試驗流程圖 61
圖3.25 第二階段水泥砂漿試驗流程圖 64
圖3.26 混凝土試驗流程圖 66
圖3.27 配比概念示意圖 66
圖4.1 水灰比與水洗礦尾渣固化試體7天抗壓強度關係圖 69
圖4.2 水泥濕餅重量比與水洗礦尾渣固化試體7天抗壓強度關係圖 69
圖4.3 水淬爐石粉部分取代水泥後的固化試體28天齡期抗壓強度 71
圖4.4 改良壓密製程：漿體填入模內 73
圖4.5 改良壓密製程：利用震動機具進行壓實 73
圖4.6 改良壓密製程：靜置於大氣環境28天後破碎 73
圖4.7 改質人工粒料單位重、空隙率與細度模數關係 76
圖4.8 硫酸鈉健度試驗結果 77
圖4.9 磨損後粒料通過百分率 79
圖4.10 天然粒料之篩分析圖附錄I 82
圖4.11 細粒料磨損試驗 83
圖4.12 磨損後粒料通過百分率 84
圖4.13 控制組添加不同種類強塑劑的流度表現 88
圖4.14 實驗組添加不同種類強塑劑的流度表現 88
圖4.15 添加不同強塑劑的砂漿初始流度表現 89
圖4.16 添加不同強塑劑的砂漿30 MIN時流度表現 89
圖4.17 不同強塑劑下之抗壓強度(齡期7天) 90
圖4.18 改變混合粒料細度模數的砂漿流度表現 91
圖4.19 改變混合粒料的細度模數對砂漿7天抗壓強度影響 92
圖4.20 不同藥劑用量改質木質磺酸砂漿的7天抗壓強度 94
圖4.21 改質人工粒料取代下水膠比 96
圖4.22 飛灰取代下水膠比 97
圖4.23 改質人工粒料取代下90MIN後之流度損失 98
圖4.24 不同改質人工粒料(FM 3.1)取代量的砂漿流度歷時變化 98
圖4.25 改質人工粒料取代50%下各細度模數之流度歷時變化 99
圖4.26 飛灰及改質人工粒料不同取代量下90MIN後流度損失 100
圖4.27 不同飛灰取代水泥比例的砂漿試體流度歷時變化 101
圖4.28 不同取代量的砂漿初凝時間 102
圖4.29 不同取代量的砂漿終凝時間 102
圖4.30 不同細度模數及取代量的7天強度結果 102
圖4.31 不同細度模數及取代量的28天強度結果 102
圖4.32 不同取代量及細度模數值其比重試驗結果 103
圖4.33 不同取代量及細度模數值其吸水率試驗結果 103
圖4.34 不同取代量及細度模數值其空隙率試驗結果 104
圖4.35 齡期7天到28天之間強度增長量 104
圖4.36 整合一、二階段28天強度試驗結果 106
圖4.37 不同改質取代量及細度模數下其體積穩定性試驗結果 107
圖4.38 不同飛灰取代量下其體積穩定性試驗結果 108
圖4.39 不同飛灰取代量下其25天總乾縮率 108
圖4.40 改質人工粒料取代下90 MIN後其總坍度損失值 112
圖4.41 各粒徑取代下W/C = 0.65之坍度損失情形 112
圖4.42 取代細砂在不同W/C時坍度損失情形 113
圖4.43 取代粗砂在不同W/C時坍度損失情形 113
圖4.44 取代一分石在不同W/C時坍度損失情形 113
圖4.45 不同粒徑取代下7、28天抗壓強度 114
圖4.46 試體尺寸與單壓強度之關係圖 116
表目錄
表2.1 廢棄資源物分類表[12] 11
表2.2 資再法與廢清法比較表 16
表2.3 歷年各類資源再生管道之廠家數統計表[16 , 17 , 18] 17
表2.4 混凝土粒料密度分類[25] 21
表2.5 輕質骨材與常重骨材性質比較表[26] 22
表2.6 輕質混凝土與常重混凝土性質比較表[27] 22
表2.7 重質混凝土代表性配比[28] [29] 23
表2.8 重質混凝土之粒料種類[29] 23
表2.9 工程會CLSM之性質要求[34] 25
表2.10 國內各單位訂定之CLSM規範彙整[34] 25
表2.11 底層級配料之品質規定 30
表2.12 三類型基層級配料之品質規定 31
表2.13 類型基層級配料之品質規定 31
表2.14 各種高壓混凝土磚之強度限制及規範 33
表2.15 高壓混凝土地磚之規範要求 33
表3.1 水泥化學成分組成表（%） 35
表3.2 水泥物理性質 36
表3.3 飛灰化學組成成分（%） 36
表3.4 爐石化學組成成分（%） 37
表3.5 砂漿試驗用砂基本性質試驗結果 38
表3.6 試驗評估選用強塑劑一覽表 38
表3.7 其他試驗儀器與設備 43
表3.8 粒料基本試驗 51
表3.9 對於粒料健度試驗之損失率要求 54
表3.10 路面結構之含砂當量規定值 54
表3.11 試驗評估選用強塑劑一覽表 59
表4.1 水洗礦尾渣固化試體的7天抗壓強度 68
表4.2 不同製程之人工粒料基本性質 72
表4.3 改良壓密製程之粒料基本性質試驗結果 73
表4.4 不同粒徑下改質人工粒料比重及吸水率 74
表4.5 不同細度模數下改質人工粒料比重及吸水率 75
表4.6 改質人工粒料不同細度模數下空隙率與單位重關係 76
表4.7 使用硫酸鈉健度試驗結果 77
表4.8 改質人工粒料水溶性氯離子含量 78
表4.9 細粒料磨損試驗結果 79
表4.10 磨損後粒料停留百分率 79
表4.11 改質人工粒料含砂當量試驗結果 80
表4.12 天然粒料之比重及吸水率 81
表4.13 天然粒料之篩分析 82
表4.14 細粒料磨損數據 83
表4.15 磨損後粒料停留百分率 84
表4.16 抗壓試驗結果 85
表4.17 不同取代下隨時間之流度值(%) 100
表4.18 不同取代下每立方公尺所需水泥重 103
表4.19 各項目取代下，其對應類別每M3所需粒料重(KG) 115
表4.20 原始28天圓柱試體強度 117
表4.21 換算後28天圓柱試體強度 117
表4.22 推算之平板磚配比 119
表4.23 平板磚試驗結果 119
表4.24 一立方公尺中各人工粒料之配比 120
表4.25 一立方公尺中飛灰取代20%之配比 121
表4.26 一立方公尺中各細度模數人工粒料之配比 121
表4.27 改質人工粒料於混凝土用粒料標準之檢視 122
表4.28 各配比之材料比例 123
表4.29 改質人工粒料與低水泥人工粒料之基本性質 123
表4.30 輕質骨材與常重骨材性質比較表 124
表4.31 輕質骨材與常重骨材性質比較表[35] 124
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