二氧化碳養護對高強度透水混凝土性質之影響

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蕭宛瑄(Wan-Xuan Xiao) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

二氧化碳養護對高強度透水混凝土性質之影響
(The Effect of Carbon Dioxide Curing on High Strength Pervious Concrete)

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摘要(中)

隨著工業的發展，環境的變遷，逐年來環保意識的抬頭，推動二氧化碳封存及收集技術，而如何消耗收集的二氧化碳，成了一部分研究。為改善都市熱島效應推薦鋪設透水性鋪面，透水混凝土為其中之一，但其使用範圍並不廣泛，因在要求滲透性能下，而降低了透水混凝土強度。因此本研究欲製作高強度透水混凝土進行試驗，並使用CO2進行養護，探討經過CO2養護是否快速能提升原有強度。試驗規劃為製作Φ10×20 cm及Φ15×30 cm試體，觀察CO2養護及控制組(水養護)抗壓強度、彈性模數及磨損試驗，並使用XRD和SEM 檢視微結構分析。
結果顯示，高強度透水混凝土控制組之抗壓強度發展迅速，當齡期為90天時，部分抗壓強度已接近60MPa，雖試驗結果之孔隙率未達15%，但其透水係數符合ACI 522之規定。CO2養護1小時後，抗壓強度影響較大，但其強度與控制組相比，強度約下降0%~23%。本試驗彈性模數係數與台灣混凝土彈性模數建議公式係數採用12000相近，且使用較小粒徑之骨材擁有較高之彈性模數係數。磨損試驗之累計磨損率整體低於0.06%，擁有優良的耐磨性質。由XRD分析發現試片表面生成物例如方解石、霰石、球霰石、氫氧化鈣、二氧化矽及鈣礬石會隨著齡期的增加使含量降低，但其峰值與CO2養護的壓力及時間無明顯的關係。SEM分析，發現CO2養護後，能使試片表面生成物有增加趨勢，例如鈣礬石。

摘要(英)

In recent years, the global environmental protection has risen in the development of industry and changes of environment. Promoting the technology of carbon capture and storage in the world, and the way how to consume the carbon dioxide could become a part of the research.
Using pervious concrete is one of the recommended methods to reduce the urban heat island effect. However, the pervious concrete is not so wide at all and the strength of pervious concrete is much lower than general concrete because of the permeability requirement. The research tried to produce a high strength pervious concrete and use carbon dioxide for curing to find out whether it could enhance the compressive strength.
Two dimensions of cylinders are Φ10×20 cm and Φ15×30 cm samples for testing compressive strength, elastic modulus, abrasion resistance, X-ray diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM).
The results show that the compressive strength of the control group increases rapidly and its 90-day compressive strength closed to 60 MPa. Although the porosity is less than 15%, the permeability coefficient complies with the regulations of ACI 522. The compressive strength has a major impact after 1 hour of CO2 curing and their strength decreased by about 0% to 23% as compared to the control group. This result is similar to the value of literature-based recommendation, 12000, and the aggregate with small particle size has a higher modulus of elasticity. The test results showed that abrasion resistance of high strength pervious concrete is about 0.06% weight loss less than the normal concrete and has excellent abrasion resistance properties. XRD analysis showed that the surface product of the test piece decreased with the increase of age, for example calcite, aragonite, vaterite, portlandite, quartz and ettringite, but the peak value has no obvious relationship with both the pressure and time of CO2 curing. SEM analysis revealed that the surface product of the test piece, such as ettringite, was increased after CO2 curing.

關鍵字(中)

★ 高強度透水混凝土
★ 二氧化碳養護
★ 磨損試驗
★ 彈性模數

關鍵字(英)

論文目次

摘要 I
Abstract II
致謝 I
目錄 II
圖目錄 VII
表目錄 XIII
第1章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第2章文獻回顧 3
2.1 多孔隙鋪面 3
2.1.1 排水性鋪面 3
2.1.2 透水性鋪面 5
2.1.3 排水性及透水性鋪面比較 5
2.2 多孔隙混凝土 7
2.2.1 透水混凝土 7
2.2.2 高強度透水混凝土 11
2.3 二氧化碳吸附及封存技術 14
2.3.1 CCS技術 14
2.3.2 地質封存 15
2.3.3 海洋封存 15
2.3.4 礦物封存 16
2.3.5 生物封存 16
2.3.6 混凝土二氧化碳吸收法 17
2.4 養護方式 17
2.4.1 大氣養護 18
2.4.2 高溫蒸氣養護 18
2.4.3 二氧化碳加速養護 19
2.5 二氧化碳養護影響之變數 23
2.5.1 CO2養護溫度 23
2.5.2 CO2養護時間 25
2.5.3 CO2養護壓力 29
2.6 耐久性 31
2.6.1 磨損試驗-旋轉磨損機 31
2.7 微觀結構 33
2.7.1 X光粉末繞射分析 33
2.7.2 掃描式電子顯微鏡 34
第3章研究規劃與試驗方法 36
3.1 研究規劃與製作 36
3.2 試驗配比及編號 39
3.2.1 試驗配比 39
3.2.2 試驗編號 40
3.3 試驗材料 41
3.3.1 Ⅱ型水泥 41
3.3.2 矽灰 42
3.3.3 粗骨材 43
3.3.4 強塑劑 43
3.3.5 拌合水 44
3.4 材料基本試驗 45
3.4.1 篩分析試驗 45
3.4.2 吸水率試驗 46
3.5 試體製作 47
3.5.1 圓型鋼模 47
3.5.2 標準夯錘 48
3.5.3 變速攪拌器 48
3.6 室內定水頭試驗及孔隙率 49
3.6.1 室內透水試驗儀 51
3.7 二氧化碳養護設置 51
3.7.1 圓形壓力鍋 52
3.7.2 高壓二氧化碳氣體鋼瓶 53
3.7.3 二氧化碳壓力調整器附流量計及加熱器 53
3.7.4 棒針型電子溫度計 53
3.8 抗壓試驗及彈性模數量測 54
3.8.1 抗壓試驗機 55
3.8.2 彈性模數應變環 55
3.8.3 TML靜態資料擷取器(TDS 530) 55
3.9 中性化試驗 56
3.10 混凝土磨損試驗 56
3.10.1 混凝土載重式旋轉磨損試驗機 57
3.11 貴重儀器分析 58
3.11.1 X光粉末繞射儀(XRD-D8A) 58
3.11.2 低真空掃描式電子顯微鏡(LVSEM) 59
第4章結果與討論 61
4.1 高強度透水混凝土的配比與工程性質 61
4.1.1 變數調整 61
4.1.2 抗壓強度及彈性模數 63
4.1.3 透水係數與孔隙率 66
4.1.4 磨損試驗 68
4.2 二氧化碳養護環境的變化 70
4.2.1 壓力的變化 70
4.2.2 溫度的變化 73
4.3 二氧化碳養護對高強度透水混凝土的影響 78
4.3.1 時間對抗壓強度的影響 78
4.3.2 壓力對抗壓強度的影響 83
4.3.3 抗壓強度及彈性模數的關係 88
4.3.4 磨損試驗的影響 91
4.4 二氧化碳養護及控制組水養護之差異 97
4.4.1 抗壓強度的比較 97
4.4.2 彈性模數的比較 102
4.4.3 中性化深度的比較 105
4.4.4 磨損試驗的比較 107
4.4.5 XRD 分析之比較 110
4.4.6 SEM分析之比較 116
第5章結論與建議 120
5.1 結論 120
5.2 建議 122
參考文獻 123
附錄 130

參考文獻

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指導教授

王勇智

審核日期

2018-7-31

推文