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系統識別號 U0002-0802200716205900
中文論文名稱 活性粉多孔隙混凝土應用於道路面層 之工程性質研究
英文論文名稱 A Study on Engineering Properties of Reactive Powder Porous Concrete as Pavement Surface Course
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 95
學期 1
出版年 96
研究生中文姓名 吳建璋
研究生英文姓名 Chien-Chang Wu
學號 693310301
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-01-26
論文頁數 157頁
口試委員 指導教授-劉明仁
委員-沈得縣
委員-黃裔炎
中文關鍵字 多孔隙混凝土  活性粉混凝土  活性粉多孔隙混凝土  抗彎強度  磨耗試驗  滲透係數 
英文關鍵字 porous concrete  reactive powder concrete  reactive powder porous concrete  flexural strength  Cantabro test  permeability 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 多孔隙混凝土具有良好排水、吸音與抗滑能力,並且適合鋪設於台灣濕熱氣候的環境。由於多孔隙混凝土之孔隙率高,強度低於一般混凝土,故應用範圍受到侷限。活性粉混凝土則具有優越之抗壓、抗彎強度,本研究目標在於結合多孔隙混凝土和活性粉混凝土之特性,製作出活性粉多孔隙混凝土,以改善其力學性質與驗證其績效,提供鋪面工程選擇排水鋪面面層材料的另一項選擇。
本研究以添加矽灰、石英粉、強塑劑、矽砂與鋼纖維組成之活性粉砂漿,改良水泥砂漿強度與黏著性。並挑選較緻密之粗骨材級配,使骨材顆粒間接觸點增多,黏結面積也會相對增加等方法,藉以提高活性粉多孔隙混凝土力學強度,以滿足一般道路強度需求。本研究利用試驗室試驗方法檢驗力學強度,並引用多孔隙瀝青混凝土之Cantabro磨耗試驗方法,檢驗多孔隙混凝土抵抗磨耗能力。本研究試驗結果顯示:
1. 各試驗組別之新拌多孔隙混凝土在坍度試驗中,除控制組外,均能獲得較大之坍度。以本研究配比條件下,添加愈多活性粉砂漿,工作性也愈佳,標稱粒徑愈大,其單位重也較大。
2. 活性粉多孔隙混凝土抗壓試驗的結果顯示,透過加入活性粉砂漿與使用高溫養護的方法,已經可以使活性粉多孔隙混凝土28天齡期抗壓強度超越一般混凝土之強度(280kg/cm2)。
3. 活性粉多孔隙混凝土抗彎試驗的結果顯示,使用三分點荷重法施做之28天齡期抗彎強度,以經可以符合國道一般水泥混凝土路面之設計抗彎強度(45kg/cm2),並達到目標抗彎強度(52kg/cm2)。
4. 透水試驗結果顯示活性粉多孔隙混凝土具有良好透水能力,滲透係數皆符合日本規範要求(>0.01cm/sec)。活性粉多孔隙混凝土由於有明顯之路面紋理深度,而有助於提供路面良好之抗滑能力。磨耗試驗證實採用活性粉砂漿能提供良好抗磨耗能力。
英文摘要 Porous concrete is good at drainage, sound absorption and skid resistance, and is suitable for the hot and humid environment in Taiwan. Since its high air voids resulting in lower strength than conventional concrete, the range of application has limitation. Reactive powder concrete, however, has superior compressive and flexural strength. This study aims at combining the unique characteristic of porous concrete and reactive powder concrete, and to develop the reactive powder porous concrete (RPPC). RPPC has improved mechanical properties and performance, and hopefully will be an alternative of surface drainage material for the rigid pavement construction.

Reactive powder mortar made of silica fume, crushed quartz, silica, superplasticizer sand and steel fiber was used in RPPC to improve strength and adhesion in this study. Concept of densest gradation packing was utilized to increase the strength of aggregate skeleton. Compressive strength, flexural strength and Cantabro abrasion tests were performed to examine the mechanical behavior of RPPC. Major findings based on the results of our tests are summarized as follows:

1. All groups of fresh porous concrete had large slumps except the control group. Our results showed that the more reactive powder mortar, the better workability. Also the larger nominal maximum size, the heavier unit weight.

2. Results of compressive strength test showed that RPPC using reactive powder mortar and high temperature curing had 28-day strengths greater than 280 kg/cm2.

3. Results of third-point loading flexural strength test showed that RPPC had 28-day flexural strengths greater than the design strength of 45 kg/cm2 and meet the target strength requirement of 52 kg/cm2 for national expressway.

4. Results of the permeability and British Pendulum tests showed that RPPC had good drainage and skid resistance. Cantabro abrasion test results showed that RPPC also had good abrasion resistance.
論文目次 目錄
頁次

目錄 Ⅰ
圖目錄 Ⅴ
表目錄 Ⅶ
附圖目錄 Ⅸ
附表目錄 Ⅹ

第一章 緒論 1
1-1 研究動機及背景 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究方法與步驟 3

第二章 文獻回顧 6
2-1 水泥混凝土之特性及結構 6
2-2 多孔隙鋪面發展及應用 7
2-2-1 多孔隙瀝青混凝土 7
2-2-2 多孔隙水泥混凝土 9
2-2-3 多孔隙鋪面排水能力 10
2-2-4 多孔隙鋪面吸音能力 13
2-2-5 美國EcocretoTM多孔隙鋪面材料 15
2-2-6 多孔隙水泥混凝土改善強度之理論 17
2-2-7 美國NCAT排水性瀝青混凝土配合設計法 18
2-3 活性粉混凝土之發展與特性 19
2-3-1 高性能混凝土之發展 21
2-3-2 高性能混凝土之製程理論 23
2-3-3 活性粉混凝土之原理及種類 25
2-3-4 活性粉混凝土熱養護及組成材料之影響 26
2-4養護方法對混凝土強度發展之影響 34
第三章 試驗計畫 36
3-1 活性粉多孔隙混凝土之理論與試驗計畫 36
3-2 試驗材料 38
3-3 試驗變數 41
3-4 活性粉多孔隙混凝土配比設計要求及編號系統 42
3-5 試體養護流程與拌合方式 47
3-6 試體規劃 49
3-7 試驗方法 51
3-7-1 粗粒料基本物性試驗 51
3-7-2 新拌活性粉多孔隙混凝土性質試驗 51
3-7-3 硬固活性粉多孔隙混凝土力學性質試驗 52
3-7-4 活性粉多孔隙混凝土績效試驗 52
第四章 試驗結果與分析 56
4-1 粒料基本物性試驗結果 56
4-1-1 粗粒料基本物性試驗結果 56
4-1-2 細粒料基本物性試驗結果 57
4-2 活性粉多孔隙混凝土配合設計結果 58
4-2-1 26因子試驗 59
4-2-2活性粉多孔隙混凝土粒料級配之選擇 60
4-2-3活性粉多孔隙混凝土漿量之決定 65
4-3 新拌活性粉多孔隙混凝土性質試驗結果 67
4-3-1活性粉多孔隙混凝土坍度試驗結果 67
4-3-2活性粉多孔隙混凝土單位重試驗結果 69
4-3-3新拌活性粉多孔隙混凝土性質試驗結果綜合分析 71
4-4 硬固活性粉多孔隙混凝土力學性質試驗結果 71
4-4-1活性粉多孔隙混凝土抗壓強度試驗結果 72
4-4-2活性粉多孔隙混凝土抗彎強度試驗結果 76
4-4-3活性粉多孔隙混凝土力學性質試驗結果綜合分析 79
4-5 硬固活性粉多孔隙混凝土績效試驗結果 80
4-5-1滲透係數試驗結果 80
4-5-2抗滑試驗結果 83
4-5-3 Cantabro磨耗試驗結果 85
4-6 活性粉多孔隙混凝土材料配比討論 89
4-7 活性粉多孔隙混凝土試驗組別之配比成本比較 91
第五章 結論與建議 93
5-1 結論 93
5-2 建議 95
參考文獻 97
附錄.......... 101
附錄一 粒料基本物理性質試驗結果 101
附錄二 新拌多孔隙混凝土性質試驗結果 104
附錄三 硬固多孔隙混凝土力學性質試驗結果 106
附錄四 硬固多孔隙混凝土績效性質試驗結果 110
附錄五 變異數分析與多重比較結果 115
附錄六 粗粒料基本物性試驗方法 124
1.粗粒料單位重及孔隙率試驗 124
2.粗粒料比重與吸水率試驗 125
3.粗粒料磨耗試驗(洛杉磯磨損試驗) 126
4.粗粒料健性試驗(五度循環硫酸鈉試驗) 127
5.粗粒料堆積試驗 128
附錄七 新拌多孔隙混凝土性質試驗方法 130
1.混凝土坍度試驗 130
2.混凝土單位重試驗 130
附錄八 硬固多孔隙混凝土力學性質試驗方法 132
1.混凝土抗壓強度試驗 132
2.混凝土抗彎強度試驗 132
附錄九 硬固多孔隙混凝土績效性質試驗方法 135
1.透水試驗 135
2.抗滑試驗 137
附錄十 網路詢問關於多孔隙混凝土問題與答覆 140
附件一 美國德州公路局「透水混凝土」規範 142
附件二 美國德州公路局「透水混凝土鋪面」規範 151

圖目錄
頁次

圖1-1 試驗流程 5
圖2-1 多孔隙瀝青混凝土透水示意圖 8
圖2-2 多孔隙瀝青混凝土排水方式示意圖 11
圖2-3 多孔隙剛性路面材料具有高孔隙率 11
圖2-4 多孔隙混凝土之高透水性 12
圖2-5 多孔隙混凝土聲音傳遞 15
圖2-6 多孔隙水泥混凝土概要結構模型 18
圖2-7 DSP材料的漿體組成 24
圖2-8 活性粉混凝土卜作嵐反應發生率與養護溫度 27
圖2-9 活性粉混凝土不同養護溫度下對應之孔隙門檻值 28
圖2-10 矽灰含量與抗壓強度之關係 29
圖2-11 矽灰含量與工作性之關係 30
圖2-12 三種類型混凝土垂直位移與應力 31
圖3-1 鋼纖維外觀 41
圖3-2 本研究多孔隙混凝土粒料級配曲線圖 46
圖3-3 Cantabro磨耗試驗試驗前後之試體 54
圖4-1 RPPC-(13)3/8”取代1/2”之粗粒料單位重曲線圖 62
圖4-2 RPPC-(13)#4取代3/8”+1/2”之粗粒料單位重曲線圖 63
圖4-3 粒料堆積試驗之粒料級配曲線圖 64
圖4-4 新拌活性粉多孔隙混凝土各組別坍度試驗結果比較圖 69
圖4-5 新拌活性粉多孔隙混凝土各組別單位重試驗結果比較圖 70
圖4-6 活性粉多孔隙混凝土各組別不同齡期抗壓強度比較 75
圖4-7 活性粉多孔隙混凝土各組別不同齡期抗彎強度比較 78
圖4-8 活性粉多孔隙混凝土各組別滲透係數試驗結果比較 82
圖4-9 活性粉多孔隙混凝土各組別抗滑值試驗結果比較 84
圖4-10 活性粉多孔隙混凝土各組別不同齡期磨耗百分比之比較 88

表目錄
頁次

表2-1 各國對多孔隙瀝青混凝土孔隙率之要求 9
表2-2 多孔隙混凝土應用於透水結構之工程性質規範 10
表2-3 各國對多孔隙混凝土孔隙率之要求 10
表2-4 各種不同路面型式對於行車噪音降低之程度 14
表2-5 德州大學對EcocretoTM多孔隙鋪面材料試驗結果 16
表2-6 活性粉混凝土與其他混凝土性質之比較 21
表2-7 RPC200與RPC800之比較 26
表2-8 RPC文獻配比整理表(以重量比例表示) 32
表2-9 RPC文獻配比整理表(以體積單位用量表示) 33
表3-1 強塑劑成分 39
表3-2 本研究採用纖維之規格 39
表3-3 矽砂(3#)化學成分表 40
表3-4 矽砂之篩分析結果 40
表3-5 本研究一般多孔隙混凝土粒料級配規範值與試驗值 45
表3-6 本研究活性粉多孔隙混凝土粗粒料級配試驗值 45
表3-7 試驗組別配比總表 46
表3-8 各編號數字代表之試驗項目組別說明表 47
表3-9 各活性粉多孔隙混凝土試驗組別之圓柱試體數量計算 49
表3-10 各活性粉多孔隙混凝土試驗組別之抗彎樑試體數量計算 50
表3-11 各活性粉多孔隙混凝土試驗組別之馬歇爾試體數量計算 50
表3-12 粗粒料基本物理試驗 51
表3-13 新拌活性粉多孔隙混凝土性質試驗 52
表3-14 硬固活性粉多孔隙混凝土力學性質試驗. 52
表3-15 溫度T℃時水之黏性修正係數 54
表4-1 粗粒料試驗結果 57
表4-2 細粒料試驗結果 58
表4-3 26因子試驗內容說明 60
表4-4 RPPC-(13)3/8”取代1/2”取代百分比與粒料單位重 61
表4-5 RPPC-(13)#4取代3/8”+1/2”取代百分比與粒料單位重 62
表4-6 RPPC-(13)粒料堆積之試驗結果 63
表4-7 RPPC-(13)粒料級配之VCAdrc與VCAmix 64
表4-8 本研究RPPC砂漿試拌組別總攬 66
表4-9 本研究RPPC粒料級配試拌組別總攬 66
表4-10 新拌活性粉多孔隙混凝土坍度試驗結果 68
表4-11 新拌活性粉多孔隙混凝土單位重試驗結果 70
表4-12 活性粉多孔隙混凝土平均抗壓強度試驗結果 74
表4-13 各齡期抗壓強度多重比較結果 75
表4-14 活性粉多孔隙混凝土平均抗彎強度試驗結果 78
表4-15 各齡期抗彎強度多重比較結果 79
表4-16 活性粉多孔隙混凝土滲透係數試驗結果 82
表4-17 活性粉多孔隙混凝土抗滑試驗結果 84
表4-18 活性粉多孔隙混凝土平均磨耗百分比 87
表4-19 磨耗試驗多重比較結果 88
表4-20 本研究中使用之材料價格 91
表4-21 各組配比之成本計算 92


附圖目錄
頁次

附圖1 承載壓力 129
附圖2 震動台 129
附圖3 三分點荷重抗彎試驗機示意圖 134
附圖4 英國式擺錘試驗儀 139

附表目錄
頁次

附表1 粗粒料比重與吸水率試驗結果 101
附表2 粒料單位重及空隙率試驗結果 101
附表3 洛杉磯磨損試驗結果 102
附表4 粒料健性試驗-耐久性結果 102
附表5 矽砂比重及吸水率試驗結果 103
附表6 新拌多孔隙混凝土坍度試驗結果 104
附表7 新拌多孔隙混凝土單位重試驗結果 105
附表8 多孔隙混凝土抗壓強度試驗結果(9天齡期) 106
附表9 多孔隙混凝土抗壓強度試驗結果(28天齡期) 107
附表10 多孔隙混凝土抗彎強度試驗結果(8天齡期) 108
附表11 多孔隙混凝土抗彎強度試驗結果(28天齡期) 109
附表12 透水試驗結果 110
附表13 抗滑試驗結果(試體表面乾燥狀態) 111
附表14 抗滑試驗結果(試體表面濕潤狀態) 112
附表15 Cantabro磨耗試驗結果(9天齡期) 113
附表16 Cantabro磨耗試驗結果(28天齡期) 114
附表17 多孔隙混凝土抗壓強度二因子變異數分析結果 115
附表18 多孔隙混凝土各齡期抗壓強度Duncan多重比較結果 116
附表19 多孔隙混凝土抗彎強度二因子變異數分析結果 117
附表20 多孔隙混凝土各齡期抗彎強度Duncan多重比較結果 118
附表21 多孔隙混凝土滲透試驗單因子變異數分析與Duncan多重比較結果 119
附表22 多孔隙混凝土抗滑試驗單因子變異數分析與Duncan多重比較結果(試體表面乾燥狀態) 120
附表23 多孔隙混凝土抗滑試驗單因子變異數分析與Duncan多重比較結果(試體表面濕潤狀態) 121
附表24 多孔隙混凝土磨耗試驗二因子變異數分析結果 122
附表25 多孔隙混凝土各齡期磨耗試驗Duncan多重比較結果 123
附表26 五度循環硫酸鈉試驗秤取之試樣重 127
附表27 溫度T℃時水之黏性修正係數 136
參考文獻 參考文獻
1. Aitcin, P. C., “Cements of Yesterday and Today, Concrete of Tomorrow, ” Cement and Concrete Research, Vol.30, Issue.9, 2000, pp.1349-1359.
2. Bayasi, Z., and J. Zhou, “Properties of Silica Fume Concrete and Mortar, ” ACI Materials Journal, No.90, July-August 1993, pp.349-356.
3. Bonneau, O., M. Lachemi, E. Dallaire, J. Dugat, and P. C. Aitcin, “Mechanical Properties and Durability of Two Industrial Reactive Powder Concrete,” ACI Materials Journal, Vol.94, No.4, July-August 1997, pp.286-290.
4. Cheyrezy, M., V. Maret, and L. Frouin, “Microstructural Analysis of RPC(Reactive Powder Concrete),” Cement and Concrete Research, Vol.25, No.7, 1995, pp.1491-1500.
5. Collepardi, S., L. Coppola, R. Troli, M. Collepardi, “Mechanical Properties of Modified Reactive Powder Concrete,” Civil Engineer of Enco, Spresiano, Italy.
6. Feylessoufi, A., M. Crespin, P. Dion, F. Bergaya, H. Van Damme, and P. Richard, “Controlled Rate Thermal of Reactive Powder Concrete,” Advn Cem Bas Mat, 1997, pp.21-27.
7. Feylessoufi, A., F. Villieras, L. J. Michot, P. De Donato, J. M. Cases, and P. Richard, “Water Environment and Nanostructural Network in a Reactive Powder Concrete,” Cement and Concrete Composites, Vol.18, 1996, pp.23-29.
8. FHWA, “Open Graded Friction Courses,” T5040.31, 1990.
9. Kandhal, P. and R. B. Mallick, “Design of New-Generation Open-Graded Friction Courses, ” NCAT Report No.99-3, June 1999.
10. Lee, M. G., Y. C. Wang, and C. T. Chiu, “A Preliminary Study of Reactive Powder Concrete as a New Repair Material,” Construction and Building Materials, 2005.
11. Mandel, J. A., S. Wei, and S. Said, “Studies of the Properties of the Fiber-Matrix Interface in Steel Fiber Reinforced Mortar,” ACI Materials Journal, 1987, pp.101-109.
12. Naaman, A. E. and Homrich, J. R., “Tensile Stress-Strain Properties of SFICON,” ACI Materials Journal, Vol.86, No.3, May-June 1989, pp.244-251.
13. Nelson, P. M., “Designing Porous Road Surfaces to Reduce Traffic Noise,” TRL, Annual Review, 1994.
14. Park, S. B., D. S. Seo, and J. Lee, “Studies on the Sound Absorption Characteristics of Porous Concrete Based on the Content of Recycled Aggregate and Target Void Ratio,” Cement and Concrete Research, 2005, pp.1846-1854.
15. Philippot, S., S. Masse, H. Zanni, P. Nieto, V. Maret, and M. Cheyrezy, “29Si NMR Study of Hydration and Pozzolanic Reactions in Reactive Powder Concrete(RPC),” Magnetic Resonance Imaging, Vol.14, 1996, pp.891-893.
16. Richard, P., and M. Cheyrezy, “Composition of Reactive Powder Concrete,” Cement and Concrete Research, Vol.25, No.7, 1995, pp.1501-1511.
17. Soutsos, M., S. G.. Millard, and K. Karaiskos, “Mix Design, Mechanical Properties , and Impact Resistance of Reactive Powder Concrete (RPC),” Department of Civil Engineering, The University of Liverpool, Liverpool, UK.
18. Tasdemir, A. M., B. L. Karihaloo, F. Bayramov, M. Yerlikaya, and R. Sonmez, “HS/HPC, HPFRCC, and SCC for Repair and Retrofitting of Concrete Structures,” Civil Engineering Faculty, Istanbul Technical University, Istanbul, Turkey.
19. Yang, J. and G. Jiang, “Experimental Study on Properties of Pervious Concrete Pavement Materials,” Cement and Concrete Research, Vol.33, Issue.3, 2003, pp. 381-386.
20. Zhang, R., T. Nakazawa, F. Imai, and N. Shinnishi, “Void Content of No-fines Concrete,”コソクート工學年次論文報告集, Vol.19, No.1, 1997, pp.1051-1056.
21. Zia, P., S. Ahmad, and M. Leming, “High-Performance Concrete,” Research and Development Turner-Fairbank Highway Research Center, FHWA.
http://www.tfhrc.gov/structur/hpc/hpc2/contnt.htm
22. 廖基良,「活性粉混凝土配比本土化及微觀物理性質之研究」,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國八十七年。
23. 李介充,「溫度製程對超高強高性能混凝土力學性質影響研究」,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國八十七年。
24. 祝錫智、劉明仁、高金盛,「高速公路多孔隙排水面層試鋪及績效評估研究」,交通部台灣區國道高速公路局,民國八十八年。
25. 許賢敏,「活性粉砼」,山東建材,第三期,第43-47頁,西元1998年。
26. 李騰芳、姚錫齡、徐力平、廖淑萍,「以活性粉混凝土(RPC)製造低階核廢料儲藏桶包封容器之研究」,土木水利,第二十六卷,第四期,第72-78頁,民國八十九年。
27. 潘昌林、邱惠生,「可滲透式人行鋪面材料(無細骨材混凝土)及施工方法研究」,內政部建築研究所,民國八十九年十月。
28. 楊松隆、黃裔炎、高均約,「國道路面工程技術探討」,第十一屆鋪面工程學術研討會論文集,義守大學,民國九十年八月。
29. 盧凱偉,「超高強活性粉混凝土高壓高溫製成之研究」,國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文,民國九十年。
30. 吳仁豪,「應用輪跡試驗儀評估多孔隙瀝青混凝土水分侵害特性之初步研究」,淡江大學土木工程學系碩士論文,民國九十一年七月。
31. 林惠玲、陳正倉,「應用統計學」,雙葉書廊有限公司,民國九十一年。
32. 吳建興,「活性粉混凝土補強混凝土構件與耐久性能之測試研究」,朝陽科技大學營建工程系碩士論文,民國九十二年。
33. 吳佳銘,「多孔隙混凝土應用於道路面層工程性質之研究」,淡江大學土木工程學系碩士論文,民國九十三年。
34. 沈得縣、徐茂濱、劉明仁,「國道路面行車噪音減輕對策之研究(第一期)」,交通部台灣區國道新建工程局,民國九十四年。
35. 黃兆龍,「混凝土性質與行為」,詹氏書局,民國八十六年。
36. 黃錦煒,「多孔隙混凝土應用於TFT-LCD 面板輸送帶機台之研究」,國立台灣科技大學材料科技研究所碩士論文,民國九十四年。
37. 財團法人台灣營建研究院,「超高強高性能混凝土(RPC)研發成果簡報」。
38. 洪傑生,「輕質骨材應用於透水性瀝青鋪面之可行性研究」,國立台灣科技大學營建工程系碩士論文,民國九十五年。
39. 淡江大學土木工程研究所路面材料試驗報告(未出版),「活性粉多孔隙混凝土抗壓試體26因子試驗」,淡江大學土木工程研究所,民國九十五年六月。
40. Ecocreto多孔隙鋪面材料網站,民國九十六年一月。
http://www.ecocreto.com
41. Ecocreto多孔隙鋪面簡報資料,民國九十六年一月。
http://www.hormigonerospr.org/CHOR06-13.pdf
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