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研究生: 吳仁皓
Wu, Jen-Hao
論文名稱: 分析垃圾焚化爐底碴應用於瀝青混凝土之可行性
Feasibility Study of Municipal Solid Waste Bottom Ash ( MSW BA) Used in Asphalt Pavements
指導教授: 陳建旭
Chen, Jian-shiuh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 123
中文關鍵詞: 吸收性材料底碴再利用垃圾焚化底碴比表面積電子顯微鏡瀝青薄膜厚度
外文關鍵詞: BET, Film Thickness, SEM, Bottom Ash, Absorption, Reuse
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  • 近年來,都市垃圾及一般事業廢棄物的焚化處理比率逐年提昇,所產生的焚化底碴產量亦逐年增加,而南部七縣市未來共計有9座大型焚化廠,然而,當這些垃圾焚化廠投入運轉後,將產生大量的民生固體廢棄垃圾焚化底碴(municipal solid waste bottom ash,簡稱MSW BA),隨著焚化垃圾處理率提高,廢棄物焚化底碴數量日益增加,在既有掩埋場不足及掩埋場址不易闢建之雙重限制下,將廢棄物焚化底碴經過適當的處理,形成可再利用的營建資源勢必成為必要的解決辦法。
    在環保及經濟之因素下,垃圾焚化底碴再利用是目前也是未來一大趨勢,國外許多國家甚至已應用達10年以上,國內也由環保署積極推動輔導逐漸有研究及應用的先例。然而焚化底碴是個不穩定且可能含有毒性之材料,故在大量再利用前應有完善而深入的研究。
    本研究主要針對垃圾焚化爐底碴應用於瀝青混凝土面層之可行性進行探討,內容包含以不同焚化底碴添加量進行試驗比較及探討焚化底碴此類吸收性材料對最佳瀝青含量的影響,由基本的粒料物性到瀝青混凝土配合設計,以至於其工程性質。研究中使用之底碴為經過曝曬、破碎、磁選、渦電流、風選及篩分之完整程序的材料,於處理廠直接取料。
    由粒料基本物性得知底碴之鬆比重(Gsb)範圍為1.66~2.05,低於天然粒料的2.5~2.6非常多,為較輕質之材料,其吸水率5.75~19.5%則大於天然粒料的1.4~2.8非常多,代表其會吸收較多之瀝青,可能導致成本增加。另外由電子顯微鏡觀察底碴表面以及比表面積試驗之結果都可發現底碴和天然粒料間之差異,底碴表面孔洞較天然粒料多,外觀不若天然粒料呈現片狀節理,而底碴表面的許多孔洞也反映在比表面積上,其值大於天然粒料甚多。
    工程性質試驗的結果顯示,添加20%以上底碴對於瀝青混凝土之性質影響較顯著,在間接張力試驗、殘餘強度及車轍試驗皆可觀察出其影響。此研究特別針對瀝青薄膜厚度進行探討,底碴需要較厚的瀝青薄膜厚度以達到較佳之工程性質,可能是由於其基本物性和天然粒料之間的差距導致。

    The production of municipal solid waste bottom ash (MSW-BA) was augmentative recently.Dwindling sources of traditional aggregates, ever increasing haulage distance, and diminishing landfills are the primary factors that favor the reuse of construction -quality waste materials in highway pavements. Known about the characteristics of bottom ash (MSW-BA) in asphalt pavements is a little. Bottom ash before and after being ground were investigated
    and compared for their physical and chemical properties.
    This research studies the feasibility of municipal solid waste bottom ash(MSW-BA) used in asphalt pavements.Therefore, together with the determination of physical (moisture content, apparent and bulk densities,crystallinity, etc.) and engineering properties (particle size distribution, abrasion and impact resistance, etc.), moreover, apply the scanning electron microscope(SEM) to observe the surface of particle. Heavy metal content and leaching of these metals (especially in the TCLP test) is most often cited as the reasons the material should be managed as a hazardous waste.
    Comparing the bulk densities between bottom ash and raw aggregate, it’s from 1.66 to 2.05,inferior to raw aggregate which is from 2.5 to 2.6. Abrasion and soundness between two
    materials is nearly, the absorption is 5.75~ 19.5% of bottom ash that is more great than 1.4~ 2.8% of raw aggregate. Evaluated the indirect tensile strength, rutting potential and index of retained strength to thoroughly investigate the performance of MSW-BA used in asphalt pavements. We can detected the upper limit of bottom ash content is 20%.
    Further, an inspection of particle surface was used BET (Brunauer, Emmett and Teller) method. And calculate the film thickness to see how many asphalt is absorbed by aggregate, also compare the film thickness with engineering properties for every content of bottom ash to contrast property of bottom ash with raw aggregate.

    摘要 I 英文摘要 III 誌謝 V 目錄 VI 表目錄 X 圖目錄 XII 第一章 緒論 1.1 前言 1-1 1.2 研究動機 1-3 1.3 研究目的 1-3 1.4 研究範圍 1-4 第二章 文獻回顧 2.1焚化爐底碴及其基本特性 2-1 2.1.1焚化爐系統及底碴來源 2-1 2.1.2 焚化底碴之基本性質 2-3 2.1.3 熱拌瀝青混凝土骨材性質 2-6 2.1.4 焚化底碴用於道路面層之評估 2-8 2.2 國內外底碴資源再利用管理方式及相關規定及利用現況 2-10 2.2.1 國外相關法令及管理方式 2-10 2.2.2 國內相關規範及再利用條件 2-10 2.2.3 國外應用現況 2-12 2.3 各組成間的體積關係 2-16 2.3.1 平均瀝青薄膜厚度 2-16 2.3.2 混凝土之體積特性 2-19 第三章 研究計畫 3.1 研究方法 3-1 3.2 試驗材料 3-3 3.3 底碴基本性質試驗 3-3 3.3.1 物理性質實驗 3-3 3.3.2 化學性質試驗 3-5 3.4 瀝青混凝土試驗 3-9 3.4.1 瀝青混凝土配合設計試驗 3-9 3.4.1.1 穩定值、流度值試驗 3-9 3.4.2 間接張力試驗 3-10 3.4.3 Cantabro磨耗試驗 3-11 3.4.4 浸水剝脫試驗 3-12 3.4.5 回彈模數試驗 3-12 3.4.6 車轍輪跡試驗 3-15 第四章 試驗結果分析與討論 4.1 底碴基本特性 4-1 4.1.1 物性試驗 4-1 4.1.1.1 篩分析結果 4-1 4.1.1.2 比重及吸水率 4-2 4.1.1.3 單位重試驗 4-6 4.1.1.4 洛杉磯磨損率 4-7 4.1.1.5 健性試驗 4-7 4.1.1.6 含砂當量 4-8 4.1.1.7 電子顯微鏡(SEM) 4-8 4.1.1.8 比表面積 4-10 4.1.2 化性試驗 4-11 4.2 瀝青混凝土配合設計結果 4-12 4.2.1 馬歇爾配合設計結果 4-12 4.2.2 最佳瀝青含量 4-21 4.3 工程性質 4-24 4.3.1 間接張力強度 4-24 4.3.2 殘餘強度 4-25 4.3.3 回彈模數 4-28 4.3.4 Cantabro磨耗試驗 4-29 4.3.5車轍輪跡試驗 4-31 4.4 薄膜厚度 4-33 4.4.1 計算薄膜厚度 4-33 4.4.2 穩定值對應瀝青薄膜厚度 4-36 4.4.3 瀝青薄膜厚度和底碴添加量同時對穩定值的影響 第五章 結論與建議 5.1結論 5-1 5.2 建議 5-3 參考文獻 參-1 附錄 附-1

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    下載圖示 校內:2009-08-03公開
    校外:2009-08-03公開
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