二氧化碳養護對混凝土性質影響之研究

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高士軒(Shih-Hsuan Kao) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

二氧化碳養護對混凝土性質影響之研究
(The Effect of Carbon Dioxide Curing on Concrete Properties)

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摘要(中)

本研究以普通強度混凝土製作成Ф5×10 cm、Ф10×20 cm、Ф15×30 cm三種不同尺寸之圓柱試體進行比較，將試體澆置完成後擺放四個小時完成初凝後立即拆模，放入加壓二氧化碳氣體環境下進行加速養護試驗，並控制三種二氧化碳濃度、三種加壓時間、兩種加壓壓力作為養護環境參數，碳養護完成之後放入飽和石灰水中養護。本研究探討混凝土圓柱經過不同環境參數之二氧化碳加速養護後，其尺寸效應、抗壓強度、彈性模數、碳化深度之影響，之後取一抗壓強度較佳之環境控制參數，進行破裂模數試驗。
從實驗結果可以發現，不同的試體尺寸對於其各齡期發展至較高抗壓強度的環境控制參數組合也有所不同，而在同一個環境控制參數下，對於三種尺寸的影響程度也各有不同。一般水養護條件下在90天齡期之Ф5×10 cm試體強度高出其餘兩種尺寸約13 %，而經過碳養護後，排除試體本身之尺寸效應後得到的純碳養護放大效果較高者為30 %。不論是否經過碳養護或是試體尺寸差異，彈性模數差異低於5 %；試體經過碳養護後，破裂模數未受影響；試體經過碳養護之後，有深度約1.71 mm的中性化現象；Ф15×30 cm試體抗壓強度表現最佳者為二氧化碳濃度50 %，養護1小時，養護壓力2 bar(kgf/cm²)，其3、7、28與90天齡期抗壓強度分別較控制組增加29 %、38 %、8 %與11 %。

摘要(英)

This research used normal strength cylinder concrete included three
different sizes with Ф5×10 cm、Ф10×20 cm and Ф15×30 cm to compare with
each other.
After casted in cylinder model for four hours in air to finish initial setting
program, removed the form immediately then put specimens into pressure
chamber which injected the high carbon dioxide gas to start doing the fast curing
test with factors included three carbon dioxide concentrations, three curing time
and two curing pressures. Finally, put carbonated specimens in the saturated
limewater to keep after curing. This research will discuss compressive strength,
elastic modulus and neutral degree for different cylinder concrete sizes in
different environment factors of CO2 curing. After that, the experiment of
rupture modulus was run by choosing a CO2 curing factor for higher
compressive strength.
According to the result, the compressive strength of specimen size and
curing duration by different CO2 curing factors was different; however, the
effect of specimen size is apparent in the same CO2 curing factor. The
compressive strength of Ф5×10-cm specimens was higher than other two sizes
about 13% in the 90-day water curing. After CO2 curing, the amplification
coefficient of CO2 curing excluded the size effect from water curing was 30%.
No matter CO2 curing or not, or the size effect, the difference of elastic
modulus was less than 5%. After CO2 curing, the modulus of rupture was similar
to the water-curing one and the depth of carbonation reached a depth of 1.71
mm. The optimal compressive strength of Ф15×30-cm specimen by curing was
50% CO2 concentration, 1 hour curing and 2 bar pressure. The compressive
strength of CO2-cured specimens at 3, 7, 28 and 90-day duration was higher than
the water-curing ones about 29%, 38%, 8% and 11%, respectively.

關鍵字(中)

★ 二氧化碳養護
★ 尺寸效應
★ 中性化
★ 彈性模數
★ 破裂模數

關鍵字(英)

★ CO2 Curing
★ Size Effect
★ Carbonation Depth
★ Elastic Modulus
★ Rupture Modulus

論文目次

摘要 i
Abstract iii
誌謝 v
目錄 vii
圖目錄 xi
表目錄 xvi
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 二氧化碳吸附與封存技術 3
2.1.1 CCS技術 3
2.1.2 自然環境封存技術 3
2.1.3 礦物封存(碳酸化反應) 5
2.1.4 生物固碳法 5
2.1.5 混凝土二氧化碳吸收法 6
2.2 混凝土養護方法 7
2.2.1 大氣養護 7
2.2.2 高溫蒸氣養護 7
2.2.3 二氧化碳加速養護 8
2.3 二氧化碳加速養護之影響變數 13
2.3.1 碳養護溫度 13
2.3.2 碳養護時間 14
2.3.2 碳養護壓力 20
2.4 小結 23
第 3 章試體規劃與實驗步驟 24
3.1 試驗規劃與製作 24
3.2 試體配比及編號 30
3.2.1 試驗配比 30
3.2.2 試驗編號 30
3.3 試驗儀器 32
3.3.1 方形壓力鍋 32
3.3.2 高壓二氧化碳氣體鋼瓶 32
3.3.3 二氧化碳壓力調整器附流量計及加熱器 33
3.3.4 抗壓強度試驗 34
3.3.5 彈性模數應變環 35
3.3.6 破裂模數試驗設置 35
3.3.7 TML靜態資料擷取儀(TDS530) 37
3.3.8 中性化深度試驗 37
3.3.9 X光粉末繞射儀(X-ray Diffraction，XRD) 38
3.3.10 熱重分析儀(Thermogravimetric Analyzer，TGA) 38
第 4 章結果與討論 39
4.1 二氧化碳加壓養護環境之變化 39
4.1.1 CO2養護環境之壓力變化 40
4.1.2 CO2養護環境之溫度變化 43
4.1.3 反應面積與養護容積之比例和養護環境之壓力與溫度變化 48
4.1.4 水泥含量和養護環境之壓力與溫度變化 50
4.2 CO2養護對於混凝土試體之影響 53
4.2.1 CO2養護濃度對於抗壓強度之影響 54
4.2.2 CO2養護時間對於抗壓強度之影響 57
4.2.3 CO2養護壓力對於抗壓強度之影響 60
4.2.4 CO2養護對於破裂模數之影響 63
4.2.5 CO2養護對於中性化深度之影響 64
4.3 尺寸效應對於混凝土圓柱試體之影響 69
4.3.1 尺寸效應對於一般水養護圓柱試體抗壓強度之影響 69
4.3.2 尺寸效應對於CO2養護後圓柱試體抗壓強度之影響 71
4.3.3 尺寸效應對於彈性模數之影響 75
4.4 CO2養護後試體結晶物之定性與定量分析 77
4.4.1 混凝土試體結晶物XRD分析 77
4.4.2 混凝土試體結晶物TGA分析 83
4.5 特殊養護組合 85
4.5.1 帶模養護 85
4.5.2 高壓力比對組 92
4.5.3 高強度比對組 96
4.6 碳養護較佳強度組合 99
第 5 章結論與建議 101
5.1 結論 101
5.2 建議 103
參考文獻 104
附錄 108

參考文獻

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指導教授

王勇智、李明君(Yung-Chih Wang Ming-Gin Lee)

審核日期

2017-7-12

推文