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姓名 劉志堅(Chih-Chien Liu) 查詢紙本館藏 畢業系所 土木工程學系 論文名稱 台灣地區粒料活性探討暨鹼質與粒料反應電化學維修策略研究
(Identify the reactivity of aggregates in Taiwan and using electrochemical techniques to mitigate expansion due to alkali-aggregate reaction in concrete)相關論文 檔案 [Endnote RIS 格式]
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摘要(中) 摘 要
本研究內容主要區分為六個項目：第一、運用國際慣用規範檢測台灣地區單一岩種粒料活性，以瞭解台灣地區單一岩種活性粒料之分佈，及提出適合於台灣地區之粒料活性檢測方法；第二、探討鋰離子在混凝土中之作用；第三、以氫氧化鋰抑制新拌混凝土鹼質與粒料反應（AAR），探討在台灣地區特有環境對氫氧化鋰抑制新拌混凝土AAR之成效影響；第四、利用單維電場方法分析影響AAR問題之鋰、鈉及鉀等離子的傳輸行為，以掌握電化學技術運用於AAR維護之特性及影響因素。另藉離子傳輸行為與處理後之試體長度變化比較，評估抑制成效。第五、藉二維電場作用下之離子傳輸行為，分析電化學技術實際應用於混凝土結構物維護，所可能面臨之問題及運用方法。第六、提出結構物AAR問題之電化學維修策略，及電化學方法維修AAR問題可採取之技術作為。
研究發現在採樣的個案中，具活性之粒料均取自於東部地區，以ASTM C1293方法判定為活性粒料者，包括東河綠色及黃色安山岩、變質砂岩。；ASTM C289適合運用於非活性粒料鑑別，ASTM C1260過於保守，但適合作為快速品管工具。若採取添加鋰化合物作為AAR抑制劑，應該要特別注意其添加量是否達到有效用量。單維及二維電場作用之離子傳輸過程區分三個階段，電場作用下之離子傳輸行為，可以預判AAR電化學維修成效，而影響AAR電化學維修成效之因素包括：離子濃度、混凝土材料配比、試體齡期、電場配置及通電條件等。摘要(英) Abstract
The scope of this research is essentially six fold: 1) evaluate the alkali reactivity of aggregates in Taiwan using ASTM C289, C227, C1260, and C1293 tests; 2) research the reaction of lithium ion in concrete; 3) study the effect of using LiOH as expansion inhibitor on alkali-aggregate reaction in different environments; 4) study the transport of ions in concrete due to the action of 1D electrical field as the driving force; 5) study the transport of ions in concrete due to the action of 2D electrical field as the driving force; 6) purpose the strategy of preventing AAR damage in concrete using electrochemical technique
Test results showed that ASTM C289 test is suitable to accept aggregates but not to reject them. C1260 test is too severe for many aggregates, but C1260 can be used as a quality control method. The amount of expansion could be inhibited when the Li/Na molar ratio was greater than 0.74 in humid environments. For the environments containing alkalis, the effective Li/Na molar ratio to inhibit expansion was increased. To shorten the treatment time and increase the treatment effect, this research by means of electrochemical technique with 1D and 2D electrical fields drove lithium ions into and removed sodium ions from mortar bars. The performance of preventing AAR can observe the increasing lithium and sodium concentrations in the cathode solution, which can be divided into three steps. Results showed that ions concentration, proportioning of concrete mixtures, curing time, and electrical fields design are affected the treatment effect.關鍵字(中) ★ 鹼質與粒料反應
★ 電化學技術
★ 電場
★ 粒料活性關鍵字(英) ★ electrochemical technique
★ electrical field
★ reactive aggregate
★ alkali-aggregate reaction論文目次 台灣地區粒料活性探討暨鹼質與粒料反應電化學維修策略研究
目錄
第一章 研究動機內容及目的
1.1 研究動機………………………………………………………………….1-1
1.2 研究內容………………………………………………………………….1-5
1.3 研究目的………………………………………………………………….1-6
第二章 文獻回顧
2.1 鹼質與粒料反應種類及機理…………………………………………….2-1
2.1.1 鹼－氧化矽反應……………………………………………………..2-1
2.1.2 鹼－矽酸鹽反應……………………………………………………..2-7
2.1.3 鹼－碳酸鹽反應……………………………………………………..2-8
2.2 鹼質與粒料反應的徵狀……………………………………….……..…2-10
2.2.1 外觀徵狀……………………………………………………………2-10
2.2.1.1 純混凝土構造物……………………………………………….2-10
2.2.1.2 鋼筋混凝土構造物…………………………………………….2-13
2.2.2 混凝土構造物內部徵狀……………………………………………2-13
2.2.2.1 反應圈………………………………………………………….2-15
2.3 鹼質與粒料反應的影響因素………..…………………………………2-15
2.3.1 混凝土中含有反應的活性粒料……………………………………2-16
2.3.2 孔隙溶液中需含有足夠的氫氧化鹼濃度…………………………2-16
2.3.3 足夠的濕度…………………………………………….……..…….2-18
2.3.4 其他影響鹼質與粒料反應的因素…………………………………2-18
2.4 鑑定方法之類型………………………………………….………..……2-21
2.5 台灣地區鹼質與粒料反應問題及研究現況…………………….……..2-23
2.6 台灣地區地質及岩石分佈……………………………………………...2-30
2.7 國內生產砂石粒料種類調查…………………………………………...2-36
2.8 電化學技術之應用………………………………………………….…..2-38
2.9 電化學技術處理後對混凝土品質之影響……………………….……..2-39
2.10 鹼質與粒料反應預防及維修方法研究現況…………………………2-42
2.10.1 新建工程之預防方法…………………………………………….2-42
2.10.1.1 添加鋰化合物………………………………………………..2-43
2.10.1.2 添加卜作嵐材料……………………………………………..2-46
2.10.2 硬固混凝土之維修方式…………………………………………..2-47
第三章 試驗規劃
3.1 試驗計畫………………………………………………………………….3-1
3.1.1試驗用粒料選用……………………………………………….……..3-1
3.1.2 試驗方法及試驗流程………………………………………………..3-3
3.1.3 試驗配比及設計……………………………………………………3-14
3.1.4 試驗步驟……………………………………………………………3-15
3.2 試驗材料………………….……………….…………………….……....3-24
3.2.1 水………………………….……….………………………………..3-24
3.2.2水泥………………………………………………………….………3-24
3.2.3非活性粒料………………………………………………….………3-25
3.2.4 藥劑…………………………………………………………………3-25
3.2.5 試體含鹼量調整之藥劑及方法……………………………………3-25
3.2.6 電解液………………………………………………………………3-25
3.3 試驗使用器材及設備……………………….…………………………..3-26
第四章 初期試驗結果
4.1 試驗中使用粒料之特性………………………………………………….4-1
4.1.1 粒料活性……………………………………………………………..4-1
4.1.2 抗壓強度…………………………………………………………….4-1
4.1.2.1 混凝土圓柱試體………………………………………………..4-1
4.1.2.2 五立方公分砂漿塊……………………………………………..4-3
4.1.3 試體膨脹行為……………………………………………………….4-4
4.2 電極材質選擇……………………………………………………………4-7
4.3 電流密度選用……………………………………………………………4-8
第五章 台灣地區單一岩種粒料活性探討
5.1 單一試驗結果…………………………………………………………….5-1
5.1.1 ASTM C289化學法………………………………………………….5-1
5.1.2 傳統測長試驗法……………………………………………………..5-5
5.1.2.1 ASTM C227水泥砂漿棒試驗法……………………………….5-5
5.1.2.2 ASTM C1293混凝土角柱試驗法……………………………...5-9
5.1.3 ASTM C1260快速水泥砂漿棒試驗法……………………………5-12
5.2 現有規範鑑別台灣地區粒料活性之適用性…………………………...5-18
5.2.1 現有規範之試驗結果分析探討……………………………………5-18
5.2.2 現有規範試驗結果比較……………………………………………5-21
5.2.2.1 ASTM C289法與其他試驗方法之比較………………………5-22
5.2.2.2 ASTM C1260法與其他試驗方法之比較…………………….5-29
5.2.2.2.1 兩種試驗相互比較………………………………………..5-29
5.2.2.2.2 三種試驗彼此比較………………………………………..5-35
5.2.2.3 ASTM C227法與其他試驗方法之比較………………………5-38
5.2.2.4 ASTM C1293法與其他試驗方法之比較…………………….5-44
5.2.3 現有規範作為台灣地區活性粒料檢測方法檢討…………………5-46
5.2.3.1 適用性探討…………………………………………………….5-46
5.2.3.2 判定標準檢討………………………………………………….5-50
第六章 鋰離子在混凝土中之反應研究
6.1 Li+離子對水泥水化過程的影響………………………………………….6-2
6.2 Li+離子與活性粒料反應情形…………………………………………….6-3
6.3 Li+離子與水泥水化產物間之反應情形………………………………….6-3
6.4 Li+離子與水泥水化產物間之反應速率………………………………….6-7
第七章 添加氫氧化鋰抑制新拌混凝土鹼質與粒料反應研究
7.1 環境因素對未添加氫氧化鋰試體膨脹行為之影響…………………….7-2
7.2 環境因素對添加氫氧化鋰砂漿棒膨脹行為之影響…………………….7-6
7.3 討論……………………………………………………….……………..7-10
第八章 由單維電場作下之離子傳輸行為探討鹼質與粒料反應電化學維修策略
8.1 單維電場作用下之離子傳輸模式……………………………………….8-2
8.1.1 鑽孔取粉及切片研磨方式對分析試體內離子含量之影響………..8-3
8.1.2 混凝土中游離態Na+離子含量分析………………………………..8-6
8.1.3 單維電場作用下之離子傳輸模式探討……………………………..8-8
8.2 由單維電場作用下之離子傳輸行為評估AAR電化學維修技術
應用之可行性……………………………………………………….….8-17
8.2.1 離子傳輸計算法……………………………………………………8-17
8.2.2 單維電場作用下之離子傳輸特性…………………………………8-21
8.3 電化學與浸泡方法之離子傳輸行為比較……………………………...8-27
8.3.1 Na+離子傳輸模式及速率比較……………………………………..8-31
8.3.2 Li+離子傳輸模式及速率比較……………………………………...8-33
8.4 混凝土配比對離子傳輸行為影響……………………………………...8-34
8.4.1 混凝土配比對Na+離子傳輸模式及速率影響……………………8-37
8.4.1.1 混凝土配比改變之Na+離子傳輸模式比較………….……….8-37
8.4.1.2 混凝土配比變化對Na+離子傳輸速率影響………………….8-41
8.4.1.3 通電後試體移除Na+離子成效檢討………………………….8-45
8.4.2 混凝土配比對Li+離子傳輸模式及速率影響…………………….8-49
8.4.2.1 混凝土配比改變之Li+離子傳輸模式………………………..8-49
8.4.2.2 混凝土配比變化對Li+離子傳輸速率影響…………………..8-52
8.4.2.3 混凝土配比改變對Li+離子通電試體時間的影響………….8-54
8.4.2.4 Li+離子移出試體與通電第一階段移除所有游離態Na+離
子需時比較…………………………………………………….8-56
8.4.2.5 混凝土配比改變之通電後試體內Li+離子分佈情形………..8-57
8.4.2.6 通電後試體送入Li+離子數量成效檢討……………………..8-57
8.4.3 由MIP孔隙結構分析結果驗證通電後試體內離子分佈趨勢…..8-60
8.5 試體齡期對離子傳輸行為影響………………………………………..8-61
8.5.1 通電過程對混凝土水化影響………………………………………8-64
8.5.2 試體齡期對Na+離子傳輸模式及速率影響………………….……8-65
8.5.3 試體齡期對Li+離子傳輸模式及速率影響………………….…….8-65
8.5.3.1 試體齡期改變之Li+離子傳輸模式…………………….……..8-65
8.5.3.2 試體齡期改變對Li+離子通過試體歷時及速率影響….……..8-66
8.5.3.3 試體齡期改變對送入Li+離子數量之成效檢討……………...8-67
8.5.3.4 綜合討論……………………………………………………….8-68
8.6 電極間距對離子傳輸行為影響……………………….……………..…8-68
8.6.1 電極間距對維持定電流所需施加電壓之影響…………………....8-71
8.6.2 電極間距對Na+離子傳輸模式及速率影響………………………..8-71
8.6.3 電極間距對Li+離子傳輸模式及速率影響…………….………..…8-73
8.6.3.1 電極間距改變之Li+離子傳輸模式……………………………8-73
8.6.3.2 電極間距改變對Li+離子通過試體歷時及速率影響.……..….8-74
8.6.3.3 電極間距改變對送入Li+離子數量之成效檢討………………8-74
8.6.3.4 綜合討論……………………………………………………….8-75
8.7 電流密度對離子傳輸行為影響………………………………………...8-75
8.7.1 電流密度對維持定電流所需施加電壓之影響……………………8-78
8.7.2 電流密度對Na+離子傳輸模式及速率影響………………………..8-78
8.7.3 電流密度對Li+離子傳輸模式及速率影響………………………...8-80
8.7.3.1 電流密度改變之Li+離子傳輸模式……………………………8-80
8.7.3.2 電流密度改變對Li+離子通過試體歷時及速率影響…………8-80
8.7.3.3 電流密度改變對送入Li+離子數量之成效檢討………………8-81
8.8 電解液種類對離子傳輸行為影響……………………………………...8-81
8.8.1 陽極電解液改變對維持定電流所需施加電壓之影響……………8-84
8.8.2 陽極電解液種類對Na+離子傳輸模式及速率影響………………..8-84
8.8.3 陽極電解液對Li+離子傳輸模式及速率影響……………………...8-86
8.8.3.1 陽極電解液改變之Li+離子傳輸模式…………………………8-86
8.8.3.2 電解液種類改變對Li+離子通過試體歷時及速率影響………8-86
8.8.3.3 陽極電解液改變對送入Li+離子數量之成效檢討……………8-88
8.9 由單維電場作用下離子傳輸行為探討AAR電化學維修之作為……..8-88
8.9.1 移除混凝土試體內所含游離態Na+（K+）離子之作為………….8-88
8.9.2 送入足量Li+離子之作為……………………………………….…..8-89
8.10 各因子對RLMT離子傳輸行為之影響…………………………….….8-90
第九章 單維電場作用下之離子傳輸行為與AAR抑制成效相關性探討
9.1 配比改變試體經RLMT處理後與AAR抑制成效之關係……………….9-1
9.1.1 不同水灰比試體經RLMT處理後與AAR抑制成效之關係………..9-1
9.1.2 不同含鹼量試體經RLMT處理後與AAR抑制成效之關係……….9-4
9.1.3 不同粒料活性試體經RLMT處理後與AAR抑制成效之關係……..9-6
9.2 不同養護齡期試體經RLMT處理後與AAR抑制成效之關係………….9-8
9.3 不同電極間距之RLMT處理與AAR抑制成效之關係……………..….9-10
9.4 不同電流密度之RLMT處理與AAR抑制成效之關係……………...…9-12
9.5 不同陽極電解液之RLMT處理與AAR抑制成效之關係……………..9-14
第十章 二維電場作用下之離子傳輸行為探討
10.1 二維電場作用下試體內之離子傳輸模式…………………………….10-2
10.2 二維電場作用與浸泡方法之離子傳輸行為比較…………………….10-7
10.2.1 Na+離子傳輸模式及速率比較……………………………………10-9
10.2.2 Li+離子傳輸模式及速率比較…………………………………….10-9
10.3 二維電場作用下混凝土配比對離子傳輸行為影響……….……….10-11
10.3.1 二維電場作用下水灰比改變對離子傳輸行為影響..…………..10-11
10.3.1.1 水灰比改變對Na+離子傳輸模式及速率影響……..……….10-11
10.3.1.2 水灰比改變對Li+離子傳輸模式及速率影響………………10-12
10.3.2 含鹼量改變對二維電場作用下之離子傳輸行為影響…….…...10-14
10.3.2.1 含鹼量改變對Na+離子傳輸模式及速率影響………….…..10-14
10.3.2.2 含鹼量改變對Li+離子傳輸模式及速率影響………………10-15
10.4 二維電場作用下電極間距對離子傳輸行為影響……………….…..10-18
10.4.1 二維電場作用下改變單組電極間距對離子傳輸行為影響……10-18
10.4.1.1 改變單組電極間距對Na+離子傳輸模式及速率影響….…..10-18
10.4.1.2 改變單組電極間距對Li+離子傳輸模式及速率影響………10-21
10.4.2 二維電場作用下改變成對電極間距對離子傳輸行為影響…...10-22
10.4.2.1 改變成對電極間距對Na+離子傳輸模式及速率影響……..10-24
10.4.2.2 改變成對電極間距對Li+離子傳輸模式及速率影響………10-25
10.5 二維電場作用下電極平行或相間配置對離子傳輸行為影響…..…10-26
10.5.1 改變電極配置方式對電流量分配之影響………………………10-28
10.5.2 改變電極配置方式對Na+離子傳輸模式及速率影響…………..10-29
10.5.3 改變電極配置方式對Li+離子傳輸模式及速率影響……….…..10-30
10.6 二維電場作用下等間距單組及成對電極之離子傳輸行為影響…...10-31
10.6.1 二維電場作用下10 cm間距單組及成對電極之離子傳輸行
為影響……………………………………………………………10-31
10.6.1.1 10 cm間距單組及成對電極對Na+離子傳輸模式及速率
影響…………………………………………………………10-31
10.6.1.2 10 cm間距單組及成對電極對Li+離子傳輸模式及速率
影響…………………………………………………………10-34
10.6.2 二維電場作用下20 cm間距單組及成對電極之離子傳輸行
為影響……………………………………………………………10-35
10.7 二維電場作用下改變陰陽極數量對離子傳輸行為影響…….…..…10-37
10.7.1 二維電場作用下3:6陰陽極數量對離子傳輸行為影響……...…10-37
10.7.2 二維電場作用下6:3陰陽極數量對離子傳輸行為影響……..…10-40
10.7.3 二維電場作用下1:8陰陽極數量對離子傳輸行為影響…..…..10-43
10.7.4 二維電場作用下8:1陰陽極數量對離子傳輸行為影響..…..….10-45
10.7.5 不同陰陽極數量配置之抑制AAR效能評估…………….……..10-48
10.8 由二維電場作用下離子傳輸行為探討AAR電化學維修作為……..10-49
第十一章 綜合討論
11.1 台灣地區單一岩種粒料活性探討及檢測工具運用方法…………….11-1
11.2 環境因素對添加氫氧化鋰抑制新拌混凝土AAR影響………………11-1
11.3 RLMT之離子傳輸模式………………………………………………..11-3
11.4 AAR電化學維修之策略及其成功機會……………………………….11-4
11.5 電化學方法維修AAR問題可採取之技術作為………………………11-5
11.5.1 靈活應用離子三階段傳輸特性達成維修策略目標……………..11-5
11.5.1.1 移除混凝土試體內所含游離態Na+（K+）離子之作為….….11-5
11.5.1.2 送入足量Li+離子之作為……………………………………..11-6
11.5.2 採用單維電場之維修配置………………………………………..11-7
11.6 影響AAR電化學維修成效因素探討………………………..……….11-8
第十二章 結論與建議
12.1 結論………………………………………………….….….…………..12-1
12.2 建議…………………………………………….……………….….…..12-3
參考文獻
附錄一～四
圖目錄
圖2.1 鹼質與粒料反應流程圖………………………………………………2-6
圖2.2 混凝土鋪面鹼質與粒料反應裂縫模式………………………………….2-11
圖2.3 裂縫焦點中心………………………………………………………..2-12
圖2.4 混凝土外部滲出物…………………………………………………..2-12
圖2.5 鋼筋混凝土構造物ASR龜裂情形…………………………………2-13
圖2.6 混凝土發生鹼粒料反應的內部徵狀………………………………..2-14
圖2.7 國內鹼質與粒料反應疑似案例照片……………………………….2-25
圖2.8 民國89年台灣地區水泥含鹼量調查………………………………2-26
圖2.9 台灣地質分區………………………………………………………..2-31
圖2.10 台灣岩石分布圖……………………………………………………2-33
圖3.1 「台灣地區粒料活性探討暨AAR電化學維修策略研究」主
流程圖………………………………………………………………..3-4
圖3.2 「初期試驗」流程圖………………………………………………..3-5
圖3.3 「台灣地區單一岩種粒料活性探討」流程圖……………………..3-6
圖3.4 「鋰離子在混凝土中之反應研究」流程圖………………………..3-7
圖3.5 「氫氧化鋰抑制新拌混凝土AAR研究」流程圖…………………3-8
圖3.6 「由單維電場作用下之離子傳輸行為探討AAR電化學維修策
略」流程圖…………………………………………………………...3-9
圖3.7 「二維電場作用下之離子傳輸行為探討」流程圖………………..3-10
圖3.8 岩石採集及處理……………………………………………………..3-15
圖3.9 ASTM C289試驗步驟……………………………………………….3-16
圖3.10 ASTM C227試驗步驟………………………………………………3-17
圖3.11 ASTM C1260試驗步驟……………………………………………..3-18
圖3.12 ASTM C1293試驗步驟……………………………………………..3-19
圖3.13 單維電場作用下之離子傳輸行為及抑制AAR成效試驗步驟…..3-20
圖3.14 由單維電場作用下離子傳輸行為探討AAR電化學維修策略
試驗過程……………………………………………………………3-21
圖3.15 試體內離子含量分析試驗步驟……………………………………3-22
圖3.16 「二維電場作用下之離子傳輸行為探討」試驗步驟……….……3-23
圖4.1 初期試驗各試驗配比28天圓柱試體抗壓強度……………………..4-3
圖4.2 活性粒料之五立方公分砂漿抗壓強度………………………………4-3
圖4.3 ASTM C1293試驗細及粗粒料分別使用活性粒料之膨脹量比較…4-4
圖4.4 初期實驗混凝土角柱置於ASTM C1293環境試體長度變化……..4-6
圖4.5 初期實驗混凝土角柱置於ASTM C1293環境1年試體膨脹量比較.4-6
圖4.6 初期實驗混凝土角柱置於ASTM C1293環境730天試體膨
脹量比較………………………………………………………………4-7
圖5.1 ASTM C289「粒料之潛在鹼質與二氧化矽反應」試驗結果………5-4
圖5.2 ASTM C227水泥砂漿棒試驗膨脹量變化………….……………….5-8
圖5.3 ASTM C227試驗三個月與六個月膨脹量之比較………………….5-8
圖5.4 ASTM C1293混凝土角柱試驗一年膨脹量變化…………………..5-11
圖5.5 ASTM C1260快速砂漿棒試驗膨脹量變化………………………..5-14
圖5.6 安山岩類、東河變質砂岩及混合料之ASTM C227及C1260
試驗後試體相片……………………………………………………..5-15
圖5.7 象限座標法運用於試驗方法比較之象限定義……………………..5-21
圖5.8 ASTM C289與 C1260試驗結果比較…………………………….5-25
圖5.9 ASTM C289與 C227(3個月)試驗結果比較……………………..5-26
圖5.10 ASTM C289與 C227(6個月)試驗結果比較……………………..5-27
圖5.11 ASTM C289與 C1293試驗結果比較…………………………….5-28
圖5.12 ASTM C1260與C227(3個月)試驗結果比較…………………….5-32
圖5.13 ASTM C1260與C227(6個月)試驗結果比較…………………….5-33
圖5.14 ASTM C1260與C1293試驗結果比較……………………………5-34
圖5.15 ASTM C1260、C227(3個月)與C289試驗結果比較…………….5-36
圖5.16 ASTM C1260、C227(6個月)與C289試驗結果比較…………….5-37
圖5.17 ASTM C1260、C1293與C289試驗結果比較……………………5-37
圖5.18 ASTM C227(3個月)與C1293試驗結果比較…………………….5-42
圖5.19 ASTM C227(6個月)與 C1293試驗結果比較……………………5-43
圖5.20 ASTM C1260、C227、C289及C1293試驗結果綜合比較……..5-49
圖5.21 ASTM C1260與ASTM C1293試驗方法比較……………………5-51
圖6.1 水泥直接浸泡於清水及0.2N LiOH．H2O溶液中28天之溶
液離子含量……………………………………………………………6-2
圖6.2 活性粒料浸泡於0.2N LiOH．H2O溶液中28天之離子含量……...6-3
圖6.3 水泥砂漿試體浸泡於0.2N LiOH．H2O溶液中28天之離子含量…6-4
圖6.4 水泥砂漿試體浸泡於0.2N LiOH．H2O溶液中7天之離子含量….6-8
圖7.1 不同含鹼量砂漿棒試體，在不同加速環境之膨脹量………………7-5
圖7.2 不同LiOH．H2O添加量砂漿棒，在不同含鹼量及加速環境
之膨脹量………………………………………………………………7-8
圖7.3 不同含鹼量試體，對不同Li/Na莫耳比之氫氧化鋰添加量及
加速環境之膨脹量……………………………………………………7-9
圖8.1 RLMT試驗配置示意圖………………………………………………8-2
圖8.2 採用鑽孔取粉或切片研磨方式對分析試體內離子含量影響………8-5
圖8.3 通電時間改變對試體內離子分佈影響………………………………8-7
圖8.4 W1A2R1試體通電30天之電解液離子濃度變化…………………..8-9
圖8.5 陰極槽內白色沉澱物XRD檢測結果………………………………8-13
圖8.6 靠近陰極端之試體表面累積許多白色的CaCO3沉澱物………….8-13
圖8.7 陰極槽Li+及Na+離子三階段區分傳輸特性比較………………….8-22
圖8.8 W1A2R1試體之RLMT離子傳輸方向示意圖……………………..8-23
圖8.9 不同時期之通電試驗對電解槽內離子濃度影響(W1A2R1組)……8-28
圖8.10 電化學與浸泡方法試驗過程電解槽內離子濃度變化……………8-29
圖8.11 電化學與浸泡方法試驗後試體內離子分佈………………………8-30
圖8.12 混凝土配比改變之通電過程陰極電解槽Na+離子濃度變化…….8-39
圖8.13 混凝土試體內部孔隙分佈示意圖…………………………………8-41
圖8.14 混凝土配比改變之通電後試體內Na+離子分佈情形…………….8-48
圖8.15 混凝土配比改變之通電過程陰極電解液中Li+離子含量變化…..8-50
圖8.16 混凝土配比改變之通電後試體內Ca+2離子分佈情形……………8-51
圖8.17 混凝土配比改變之通電後試體內Li+離子分佈情形……………..8-58
圖8.18 W2R1系列未通電與通電後試體MIP試驗結果…………………8-61
圖8.19 試體齡期改變之通電過程電解槽內離子濃度變化………………8-62
圖8.20 試體齡期改變之通電後試體內離子分佈…………………………8-63
圖8.21 電極間距改變之通電過程電解槽內離子濃度變化………………8-69
圖8.22 電極間距改變之通電後試體內離子分佈…………………………8-70
圖8.23 電流密度改變之通電過程電解槽內離子濃度變化………………8-76
圖8.24 電流密度改變之通電後試體內離子分佈…………………………8-77
圖8.25 陽極電解液改變之通電過程電解槽內離子濃度變化……………8-82
圖8.26 陽極電解液改變之通電後試體內離子分佈………………………8-83
圖8.27 以1N硝酸鋰溶液作為陽極電解液之通電後照片……………….8-87
圖9.1 通電及未通電之0.58及0.45水灰比試體置於38℃、100%RH
環境1年之膨脹量……………………………………………………9-2
圖9.2 通電及未通電之0.51%、1.25%及2.00%含鹼量試體置於38℃、
100%RH環境1年之膨脹量………………………………..………….9-5
圖9.3 通電及未通電之不同粒料活性試體置於38℃、100%RH環境1
年之膨脹量…………………………………………………………….9-7
圖9.4 通電及未通電之不同養護齡期試體置於38℃、100%RH環境1
年之膨脹量…………………………………………………………….9-9
圖9.5 不同電極間距通電及未通電之試體置於38℃、100%RH環境1
年之膨脹量…………………………………………………………..9-10
圖9.6 使用20 cm電極間距之通電及未通電試體置於38℃、100%RH
環境1年之試體照片………………………………………………….9-12
圖9.7 不同電流密度通電及未通電之試體置於38℃、100%RH環境1
年之膨脹量…………………………………………………………..9-13
圖9.8 不同陽極電解液通電及未通電之試體置於38℃、100%RH環境
1年之膨脹量………………………………………………………….9-15
圖10.1 試驗編號E222N1組在二維電場下陰極電解液離子濃度檢測
結果…………………………………………………………………10-3
圖10.2 二平行電極所形成之電場示意圖…………………………………10-6
圖10.3 混凝土中加設二平行電極之等電位線分佈圖……………………10-7
圖10.4 二維電場作用及浸泡法試驗過程檢測結果………………………10-8
圖10.5 不同水灰比試體在二維電場作用下之試驗結果………………..10-13
圖10.6 不同含鹼量試體在二維電場作用下之試驗結果………………..10-17
圖10.7 10、20及30 cm之1:1單組陰陽極二維電場作用下的試驗
結果………………………………………………………………..10-19
圖10.8 二維電場作用下單組電極間距改變場線影響範圍示意圖……..10-20
圖10.9 10、20及30 cm之2:2成對陰陽極二維電場作用下的試驗
結果………………………………………………………………..10-23
圖10.10 二維電場作用下成對電極間距改變場線影響範圍示意圖……10-25
圖10.11 陰陽極平行或相間配罝二維電場作用下之試驗結果…………10-27
圖10.13 陰陽極相間配置之電極電流量分配數（總電量為0.133A）...10-28
圖10.14 平行或相間電極作用下之Li+及Na+離子傳輸路徑示意圖……10-30
圖10.15 10 cm間距1:1及2:2陰陽極配置二維電場作用下的試驗
結果………………………………………………………………10-32
圖10.16 單組及成對電極作用下場線對離子傳輸效能較差及加強區
域示意圖…………………………………………………………10-34
圖10.17 3:6陰陽極數之二維電場作用下的試驗結果…………………..10-38
圖10.18 3:6陰陽極配置之電極電流量分配數（總電量為0.394A）….10-39
圖10.19 6:3陰陽極數之二維電場作用下的試驗結果…………………..10-41
圖10.20 6:3陰陽極配置之電極電流量分配數（總電量為0.393A）….10-42
圖10.21 1:8陰陽極數之二維電場作用下的試驗結果…………………..10-44
圖10.22 1:8陰陽極配置之電極電流量分配數（總電量為0.391A）….10-45
圖10.23 8:1陰陽極數之二維電場作用下的試驗結果…………………..10-46
圖10.24 8:1陰陽極配置之電極電流量分配數（總電量為0.391A）….10-47
表目錄
表2.1 具鹼質與粒料反應潛勢之礦物及岩種〔CSA 1994a〕..……………2-3
表2.2 各國鹼質與粒料反應試驗法……………..…………………………2-22
表2.3 國內各河川粒料活性鑑定結果……………………………………..2-27
表2.4 台灣地區單一岩種活性鑑定結果…………………………………..2-28
表2.5 國內各河川岩種研究一覽表………………………………………..2-35
表2.6 木瓜溪等河川及地區岩石採集結果………………………………..2-37
表2.7 電化學防蝕工法之比較……………………………………………..2-38
表3.1 水泥成份檢測報告…………………………………………………..3-24
表3.2 試驗用陰及陽極電解液……………………………………………..3-25
表4.1試驗粒料活性檢測結果……………………………………………….4-1
表4.2 初期試驗圓柱試體28天抗壓強度…………………………………..4-2
表5.1 ASTM C289試驗結果………………………………………………..5-2
表5.2 ASTM C227水泥砂漿棒試驗結果…………………………………..5-7
表5.3 ASTM C1293混凝土角柱試驗結果………………………………..5-10
表5.4 ASTM C1260快速砂漿棒試驗結果……………………….……….5-13
表5.5 現有規範判定為活性粒料結果……………………………………..5-19
表5.6 「台灣地區單一岩種粒料活性探討」試驗結果一覽表…………..5-20
表5.7 ASTM C289法與其他現有規範相互比對結果符合數…………….5-24
表5.8 ASTM C289法與其他現有規範相互比對結果符合率…………….5-24
表5.9 ASTM C1260法與其他現有規範相互比對結果符合數…………...5-31
表5.10 ASTM C1260法與其他現有規範相互比對結果符合率………….5-31
表5.11 ASTM C227(3個月)法與其他現有規範相互比對結果符合數…..5-40
表5.12 ASTM C227(3個月)法與其他現有規範相互比對結果符合率…..5-40
表5.13 ASTM C227(6個月)法與其他現有規範相互比對結果符合數…..5-41
表5.14 ASTM C227(6個月)法與其他現有規範相互比對結果符合率…..5-41
表5.15 ASTM C1293法與其他現有規範相互比對結果符合數………….5-45
表5.16 ASTM C1293法與其他現有規範相互比對結果符合率…………5-45
表5.17 ASTM C1260修正判定標準後與ASTM C1293結果比較………5-52
表5.18 ASTM方法作為台灣地區粒料活性檢測時之優缺點……………5-53
表6.1 水泥砂漿試體浸泡於0.2N LiOH．H2O溶液中28天之Li+離子
減少量………………………………………………………………....6-6
表7.1 各配比砂漿棒中設計之Li/Na莫耳比……………………………….7-1
表8.1 鑽孔取粉及切片研磨方式所得試體內離子含量比較………………8-4
表8.2 不同水灰比及含鹼量之試體內游離態Na+離子含量……………….8-6
表8.3 W1A2R1試體在30天通電期間之陰極槽Li+及Na+離子含量…….8-8
表8.4 25 ℃時無限稀釋溶液之離子移動率………………………………8-20
表8.5 離子在W1A2R1混凝土中之流量理論及試驗解………………….8-23
表8.6 離子在W1A2R1混凝土中之擴散係數理論及試驗解…………….8-24
表8.7 W1A2R1試體通電處理後試體內各區域Li/Na莫耳比…….……..8-27
表8.8 混凝土配比之毛細孔隙及膠體孔隙佔試體總體積百分比………..8-35
表8.9 不同水灰比及含鹼量試體之RLMT的Na+離子流量理論
及試驗解……………………………………………………………..8-39
表8.10 不同水灰比試體之RLMT的Na+離子流量試驗比較…………….8-39
表8.11 試驗過程之電壓變化………………………………………………8-41
表8.12 各粒料配比試體RLMT之Na+離子流量值與均活組之比較(%)…8-43
表8.13 配比改變試體RLMT通電後Na+離子分佈計算表……………….8-46
表8.14 混凝土配比改變對Li+離子通電試體時間的影響………………..8-55
表8.15 配比改變試體RLMT通電後試體內Li/Na莫耳比及Na2Oeq含量.8-58
表8.16 通電前與後孔隙中總離子含量所佔體積與控制組之比值………8-59
表8.17 試體齡期改變之離子傳輸過程監測值及最後檢測結果…………8-60
表8.18 試體齡期改變之通電後試體內平均Li/Na莫耳比……………….8-67
表8.19 電極間距改變所需施加電壓變化…………………………………8-70
表8.20 電極間距改變之Na+離子傳輸檢測結果………………………….8-71
表8.21 電極間距改變之Li+離子傳輸檢測結果…………………………..8-73
表8.22 電流密度改變所需施加電壓變化…………………………………8-77
表8.23 電流密度改變之Na+離子傳輸檢測結果………………………….8-78
表8.24 電流密度改變之Li+離子傳輸檢測結果…………………………..8-80
表8.25 陽極電解液種類改變所需施加電壓變化…………………………8-83
表8.26 電流密度改變之Na+離子傳輸檢測結果………………………….8-84
表8.27 陽極電解液改變之Li+離子傳輸檢測結果………………………..8-86
表8.28 各因子對RLMT離子傳輸行為之影響……………………..……..8-91
表9.1 0.58及0.45水灰比試體通電前後Na2Oeq含量及Li/Na莫耳比…...9-2
表9.2 0.51%、1.25%及2.00%含鹼量試體通電前後Na2Oeq含量及
Li/Na莫耳比…………………………………………………………..9-4
表9.3 不同粒料活性試體通電前後Na2Oeq含量及Li/Na莫耳比…………9-6
表9.4 不同養護齡期試體通電前後Na2Oeq含量及Li/Na莫耳比…….……9-8
表9.5 不同電極間距試體通電前後Na2Oeq含量及Li/Na莫耳比…………9-10
表9.6 不同電流密度試體通電前後Na2Oeq含量及Li/Na莫耳比………..9-12
表9.7 不同陽極電解液試體通電前後Na2Oeq含量及Li/Na莫耳比……..9-14
表10.1 試體在二維電場作用下Li+及Na+離子流量理論與試驗值比……10-4
表10.2 試體在二維電場作用下Li+及Na+離子移動情形…………………10-5
表10.3 不同含鹼量試體在二維電場作用下之Na+離子移出試體流量
值比較……………………………………………………………..10-15參考文獻 參考文獻
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