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系統識別號 U0002-2108200813144400
中文論文名稱 廢玻璃砂與爐石粉於活性粉多孔隙混凝土之應用
英文論文名稱 Application of Waste Glass and Ground Granulated Blast Furnace Slag in Reactive Powder Porous Concrete
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 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 郭至廷
研究生英文姓名 Chih-Ting Kuo
電子信箱 redjack83@yahoo.com.tw
學號 694310284
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-07-21
論文頁數 125頁
口試委員 指導教授-劉明仁
委員-沈得縣
委員-林世泰
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  廢玻璃  爐石粉  卜作嵐材料 
英文關鍵字 porous concrete  reactive powder concrete  reactive powder porous concrete  waste glass  ground granulated blast furnace slag  pozzolanic material 
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,由於多孔隙混凝土之孔隙率高,強度低於一般混凝土,應用範圍因此受到侷限。活性粉混凝土則具有優越之抗壓、抗彎強度。活性粉多孔隙混凝土結合多孔隙混凝土和活性粉混凝土之特性,提供鋪面工程於排水鋪面面層材料之另一項選擇。廢玻璃具有可完全再生之特性,且廢玻璃回收使用可降低能源使用,對環境保護有極大幫助。使用爐石粉添加於混凝土或取代水泥用量,可以降低成本、減緩二氧化碳濃度之上昇。
本研究以廢玻璃砂取代矽砂,以爐石粉取代水泥,在目標強度與孔隙率符合要求下,探討此兩種材料之最高取代比例。本研究利用試驗室試驗方法檢驗力學強度。根據本研究試驗結果,主要結論如下:
1.本研究各試驗組別於坍度試驗中,單獨廢玻璃砂取代矽砂時,因廢玻璃砂粒徑小於矽砂,使取代後總表面積增加,且拌合用水量固定,導致工作性降低,坍度皆比控制組低。而單獨爐石粉取代水泥之組別試驗結果顯示,隨著爐石粉之取代量增加時,工作性亦增加,因此使用爐石粉可提高活性粉多孔隙混凝土之工作性,。

2.本研究抗壓強度與抗彎強度試驗結果發現,單獨以廢玻璃砂取代矽砂時,9(8)天或28天齡期之抗壓或抗彎強度隨廢玻璃砂取代量增加而呈現下降趨勢。以爐石粉取代水泥時,其28天齡期抗壓強度已達到280 kg/cm2,部份組別28天齡期之抗彎強度可提升至52 kg/cm2。

3.本研究試驗結果發現,廢玻璃砂之最大取代量約為30%,爐石粉之最大取代量約為50%。本研究試驗組別中,抗彎強度符合52 kg/cm2之標準,且孔隙率15%以上之三個組別為:爐石粉單獨取代50%、廢玻璃砂與爐石粉同時取代量為30%及30%、廢玻璃砂與爐石粉同時取代量為30%及50%。

4.本研究透水試驗結果顯示,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有明顯之路面紋理深度,有助於提供路面良好之抗滑能力。磨耗試驗結果顯示,活性粉多孔隙混凝土具有良好之抵抗顆粒飛散脫落能力。
英文摘要 The low strength of porous concrete due to high air voids results in limited application. Reactive powder concrete (RPC), on the other hand, has superior compressive and flexural strength. Reactive powder porous concrete (RPPC) combines the unique characteristics of both porous concrete and RPC, and could become an alternative material for the rigid pavement. Waste glass can be fully recycled. Recycle use of waste glass can save energy and help to protect our environment. Use of ground granulated blast furnace slag (ggbfs) in concrete as replacement of cement can lower the cost and retard the increase of carbon dioxide.
This study was conducted to evaluate the substitute ratios of waste glass and ggbfs as replacements of silica sand and cement, respectively, when the strength and air voids criteria were met. Various laboratory test methods were utilized in this study to examine mechanical properties of RPPC specimens. Based on the results of laboratory tests, major conclusions of this study were summarized as follows:
1.The slumps of waste glass RPPC were lower than that of control group due to finer particle size of waste glass and fixed water content. RPPC with ggbfs, however, exhibited higher workability with increasing ggbfs content.
2.The 9(8)- creased with increasing waste glass content. Compressive and flexural strengths of RPPC were substantially improved when ggbfs were used.
3.The highest substitute ratios of waste glass and ggbfs were found to be 30% and 50%, respectively. Three groups in this study with flexural strengths≧52 kg/cm2 and air voids≧15% were: B50%, G30%+B30% and G30%+B50%.
4.Results of the permeability and British Pendulum tests showed that RPPC specimens had good drainage (≧0.01cm/sec) and skid resistance. Cantabro abrasion test results showed that RPPC specimens also had good abrasion resistance.
論文目次 目錄
第一章 緒論 1
1-1 研究背景及動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究方法與步驟 2
第二章 文獻回顧 5
2-1活性粉多孔隙混凝土 5
2-1-1多孔隙水泥混凝土 5
2-1-2多孔隙瀝青混凝土 6
2-1-3 活性粉混凝土 8
2-2 廢玻璃 9
2-2-1 國內廢玻璃現況與回收 9
2-2-2 廢玻璃回收處理與流程 10
2-2-3 玻璃之基本成分與特性 12
2-2-4 廢玻璃再生之用途 13
2-2-5 鹼骨材反應 14
2-3 卜作嵐材料 15
2-3-1卜作嵐材料之性質 15
2-3-2 爐石粉 15
2-3-3 矽灰 19
第三章試驗材料與試驗計畫 20
3-1試驗計畫 20
3-2試驗材料 20
3-3 試驗變數 28
3-3-1 漿體 28
3-3-2 粒料級配 28
3-4-3 試體規劃 29
3-3-4 試體編號 30
3-4 配比設計要求、試體製作流程與試體養護流程 31
3-4-1 配比設計要求 31
3-4-3 試體製作方法 32
3-4-4 試體養護流程 32
3-4-5 養護設備 34
3-5 基本物性試驗 35
3-5-1 粗粒料基本物性試驗 35
3-5-2 新拌活性粉多孔隙混凝土性質試驗 35
3-5-3 硬固活性粉多孔隙混凝土力學性質試驗 36
3-5-4 活性粉多孔隙混凝土績效試驗 36
3-5-4-1 多孔隙混凝土孔隙率計算 36
3-5-4-2 透水試驗 37
3-5-4-3 Cantabro磨耗試驗 37
第四章 試驗結果與分析 39
4-1 粗粒料基本物性試驗 39
4-1-1 粗粒料基本物性試驗結果 39
4-1-2 細粒料基本物性試驗結果 40
4-2 活性粉多孔隙混凝土配合設計結果 41
4-3 新拌活性粉多孔隙混凝土性質試驗結果 43
4-3-1 活性粉多孔隙混凝土坍度試驗 43
4-3-2 活性粉多孔隙混凝土單位重試驗 45
4-3-3 新拌活性粉多孔隙混凝土性質試驗結果綜合分析 47
4-4 硬固活性粉混凝土力學性質試驗結果 48
4-4-1 活性粉多孔隙混凝土抗壓強度試驗結果 48
4-4-2 活性粉多孔隙混凝土抗彎強度試驗結果 55
4-4-3 活性粉多孔隙混凝土力學性質試驗結果綜合分析 61
4-5 硬固活性粉多孔隙混凝土績效試驗 62
4-5-1 滲透係數試驗結果 62
4-5-2 Cantabro磨耗試驗結果 64
4-5-3 抗滑試驗結果 68
4-5-4 硬固活性粉多孔隙混凝土績效試驗 70
4-6 活性粉多孔隙混凝土成本比較 70
4-7 整體成效評估 72
第五章 結論與建議 76
5-1 結論 76
5-2 建議 78
參考文獻 79
附 錄 83
附錄一、粒料基本物理性質試驗結果 83
附錄二、新拌多孔隙混凝土性質試驗結果 86
附錄三、硬固多孔隙混凝土力學性質試驗結果 89
附錄四、硬固多孔隙混凝土績效性質試驗結果 101
附錄五、變異數分析與多種比較結果 112
附錄六、新拌多孔隙混凝土性質試驗方法 118
1.混凝土坍度試驗 118
2.混凝土單位重試驗 118
附錄七、硬固多孔隙混凝土力學性質試驗方法 119
1.混凝土抗壓強度試驗 119
2.混凝土抗彎強度試驗 119
附錄八、硬固多孔隙混凝土績效性質試驗方法 122
1. 透水試驗 122
2. 抗滑試驗 123

圖目錄
圖1-1 本研究之流程圖 4
圖2-1 多孔隙瀝青混凝土透水示意圖 8
圖2-2 廢玻璃回收來源 11
圖2-3 典型之玻璃回收系統 12
圖2-4 爐石產生示意圖 18
圖2-5 爐石之簡易分類 18
圖3-1 鋼纖維外觀 27
圖3-2 廢玻璃砂外觀 27
圖3-3 矽砂與廢玻璃砂粒徑比較 29
圖3-4 養護水槽實際強況。 34
圖3-5 電子溫度控制器。 34
圖3-6 透水試驗儀器 38
圖3-7 Cantabro磨耗試驗儀器 38
圖4-1 活性粉多孔隙混凝土坍度試驗結果比較 45
圖4-2 活性粉多孔隙混凝土單位重試驗結果比較圖 47
圖4-3 活性粉多孔隙混凝土平均抗壓強度試驗結果比較 54
圖4-4 抗壓強度之因子交互影響圖 54
圖4-5 活性粉多孔隙混凝土平均抗彎強度試驗結果比較 60
圖4-6 抗彎試體垂流(側邊與底邊) 60
圖4-7 抗彎強度之因子交互影響圖 61
圖4-8 活性粉多孔隙混凝土滲透係數試驗結果比較 64
圖4-9 活性粉多孔隙混凝土Cantabro磨耗試驗結果比較 67
圖4-10 Cantabro試驗前後之試體 67
圖4-11 活性粉多孔隙混凝土抗滑試驗結果比較 69

表目錄
表2-1 各國對多孔隙混凝土孔隙率之要求 6
表2-2 各國對多孔隙瀝青混凝土孔隙率之要求 7
表2-3 典型回收玻璃之分色規格 11
表3-1 強塑劑成分 22
表3-2 本研究採用纖維之規格 22
表3-3 粗粒料級配規範值與粒徑分布 23
表3-4 矽砂(3#)化學成分表 23
表3-5 矽砂之篩分析結果 24
表3-6 玻璃砂之篩分析結果 25
表3-7 爐石粉之物理與化學性質 26
表3-8 試驗組別漿體總表 28
表3-9 試驗組別粒料級配總表 29
表3-10 各編號數字代表之試驗項目組別說明表 30
表3-11 混凝土試驗組別總數 31
表3-12 粗粒料基本物理試驗 35
表3-13 新拌活性粉多孔隙混凝土性質試驗 35
表3-14 硬固活性粉多孔隙混凝土力學性質試驗 36
表4-1 粗粒料基本物理試驗結果 40
表4-2 細粒料試驗結果 41
表4-3 試驗組別總覽 41
表4-4 活性粉多孔隙混凝土坍度試驗結果 44
表4-5 活性粉多孔隙混凝土單位重試驗結果 46
表4-6 活性粉多孔隙混凝土平均抗壓強度試驗結果 51
表4-7 9天齡期抗壓強度之Duncan多重比較 52
表4-8 28天齡期抗壓強度之Duncan多重比較 53
表4-9 活性粉多孔隙混凝土平均抗彎強度試驗結果 57
表4-10 活性粉多孔隙混凝土平均抗彎強度三種齡期試驗結果 58
表4-11 8天齡期抗彎強度之Duncan多重比較 58
表4-12 28天齡期抗彎強度之Duncan多重比較 59
表4-13 活性粉多孔隙混凝土滲透係數試驗結果 63
表4-14 活性粉多孔隙混凝土Cantabro磨耗試驗結果 66
表4-15 活性粉多孔隙混凝土抗滑試驗結果 69
表4-16 本研究中使用之材料價格 71
表4-17 試驗組別之初步成本 71
表4-18 28天齡期抗彎強度試驗之排序與得分 73
表4-19 滲透試驗之排序與得分 73
表4-20 Cantabro磨耗試驗之排序與得分 74
表4-21 抗滑試驗之排序與得分 74
表4-22 成本之排序與得分 75
表4-23 總得分表 75

附圖目錄
附圖1 三分點荷重抗彎試驗機示意圖 120
附圖2 三分點荷重抗彎試驗機實際情況 121
附圖3 英國式擺錘試驗儀 125

附表目錄
附表1 粗粒料比重與吸水率試驗結果 83
附表2 粒料單位重及空隙率試驗結果 84
附表3 洛杉磯磨損試驗結果 84
附表4 粒料健性試驗-耐久性結果 85
附表5 矽砂比重及吸水率試驗結果 85
附表6 新拌多孔隙混凝土坍度試驗結果 86
附表7 新拌多孔隙混凝土單位重試驗結果 87
附表8 多孔隙混凝土抗壓強度試驗結果(9天齡期) 89
附表9 多孔隙混凝土抗壓強度試驗結果(28天齡期) 92
附表10 多孔隙混凝土抗彎強度試驗結果(8天齡期) 95
附表11 多孔隙混凝土抗彎強度試驗結果(28天齡期) 98
附表12 多孔隙混凝土抗彎強度試驗結果(56天齡期) 100
附表13 透水試驗結果 101
附表14 Cantabro磨耗試驗結果 104
附表15 抗滑試驗結果(試體表面乾燥狀態) 106
附表16 抗滑試驗結果(試體表面潮濕狀態) 109
附表17 多孔隙混凝土抗壓強度二因子變異數分析結果 112
附表18 多孔隙混凝土各齡期抗壓強度Duncan多重比較結果 113
附表19 多孔隙混凝土抗彎強度二因子變異數分析結果 115
附表20 多孔隙混凝土各齡期抗彎強度Duncan多重比較結果 116
附表21 溫度T℃時水之黏性修正係數 123

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35.張裕閔,「含爐石混凝土之孔隙與強度關係」,國立中西大學土木工程學系碩士學位論文,民國九十五年六月。
論文使用權限
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