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研究生: 王信夫
Wang, Xin-Fu
論文名稱: 轉爐石應用於鐵路道碴之工程效能研究
Engineering Performance of BOF Slag on Railway Ballast
指導教授: 郭振銘
Kuo, Chen-Ming
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: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 61
中文關鍵詞: 改質轉爐石道碴規範道碴道碴橫向阻力顆粒指標
外文關鍵詞: BOF slag, Ballast Standard, Ballast, Track lateral resistance, Particle index
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  • 近年來因環保意識及永續發展觀念上漲,鐵路使用的道碴一般來自天然開採的石材,但礦物資源並不是能永遠存在的,若不研擬替代方案,將只會對環境及資源造成更深的破壞。中國鋼鐵公司年產約百萬噸的煉鋼副產物,轉爐石是其中一項,若能對轉爐石做足夠的研究,使轉爐石資源化,便可對環境保護及永續生態產生一大利益。本研究即針對轉爐石應用於鐵路道碴之工程效能之評估,將對轉爐石進行試驗,探討轉爐石做為鐵路道碴之可行性。
    首先說明本研究所試驗之轉爐石皆經過改質法安定化,排除遇水膨脹的性質。而參考先進國家與國內鐵路道碴規範,進行一連串的工程性質試驗,包含洛杉磯磨損試驗、衝擊值試驗、道碴電阻試驗及道碴橫向阻力試驗等等,再與現有之一般天然石碴比較兩者差異,除了確認轉爐石是否合乎規範,也能與目前使用的天然道碴做比較,評估轉爐石的優劣。
    最後經試驗證明,轉爐石在重量、強度、道碴電阻及道碴橫向阻力均比一般石碴優異許多,也符合規範標準,在現地鋪設的魚雷車軌道中也表現良好,單就工程性質來看,是非常適合做為鐵路道碴使用。但因其為煉鋼副產物,化學性質及對環境所造成的影響還需要多加探討,如能對此再做更深層的研究,才能使轉爐石應用於鐵路道碴之評估更為完整、完善。

    Railway ballast is generally mined from natural stone, but mineral resources won’t be able to exist forever. If we don’t elaborate alternatives, the environment and nature resources will keep being damaged. CSC produce millions tons of steel by-product, basic-oxygen-furnace (BOF) slag is one of it. If doing more research on BOF slag, and making it more environmentally friendly, it can produce a big benefit to environmental protection and sustainable ecology. The thesis is aimed at the discussion of engineering performance of BOF slag on railway ballast. Experimenting the BOF slag with standards, then discuss the feasibility of using BOF slag on railway ballast.
    First of all, the BOF slag using in this thesis had being stabilized, excluding the properties of water swelling. Experimenting the BOF slag with advanced countries standards, including Los Angeles abrasion test, impact value test, rail insulation test, lateral resistance test and particle index test. Comparing with normal ballast, which comes from crashed stone, can know the differences. The tests also can find out whether BOF slag can pass the standards or not.
    Finally, the experiment proofs that BOF slag is better than normal ballast in many test and passes the ballast standards. In the field test, BOF slag also performed well. On the engineering properties of view, BOF slag is very suitable for using as railway ballast. But, BOF slag is by-product of steel, so it should also pass the chemical and environmental test. Keep researching on this way can make the research more complete and perfect.

    摘要 I EXTENDED ABSTRACT II 誌謝 VII 目錄 VIII 表目錄 X 圖目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 研究範圍 3 1.4 研究流程 3 第二章 相關理論 6 2.1 轉爐石安定化流程與介紹 6 2.2 道碴規範 7 2.3 顆粒指標(PARTICLE INDEX) 9 2.4 動態衝擊係數(DYNAMIC IMPACT FACTOR) 11 第三章 道碴顆粒試驗 13 3.1 吸水率及比重試驗 13 3.1.1. 試驗方法 13 3.1.2. 試驗結果 14 3.2 單位重試驗 16 3.2.1 試驗方法 16 3.2.2 試驗結果 17 3.3 洛杉磯磨損試驗 18 3.3.1. 試驗方法 18 3.3.2. 試樣選取 22 3.3.3. 試驗結果 22 3.4 衝擊值試驗 23 3.4.1 試驗方法 23 3.4.2 試驗結果 26 3.5 顆粒指標試驗 27 3.5.1. 試驗方法 27 3.5.2. 試驗結果 28 第四章 鋪設後道碴試驗 30 4.1 道碴電阻值試驗 30 4.1.1. 試驗方法 30 4.1.2. 試驗場所 32 4.1.3. 試驗結果 33 4.2 道碴橫向阻力試驗 34 4.2.1. 試驗方法 34 4.2.2. 試驗場所 36 4.2.3. 試驗結果 36 4.3 現地動態量測試驗 43 4.3.1. 試驗方法 44 4.3.2. 試驗場所 47 4.3.3. 試驗結果 48 第五章 結論 54 參考文獻 56 附錄 58

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