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研究生: 張士晉
Chang, Shih-chin
論文名稱: 掺CFB副產石灰之鹼激發飛灰膠凝材料工程性質之研究
A Study of the Mechanics Properties and Reaction of Alkali-activated Binder by Use of Class F Fly Ash and CFB Byproduct Lime
指導教授: 陳景文
Chen, Jing-Wen
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: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 111
中文關鍵詞: 鋁矽酸鹽類土壤聚合物CFB副產石灰飛灰鹼激發膠凝材料
外文關鍵詞: Alkali-activated cementitious materials, alumino-silicate, geopolymer, F class fly ash, CFB byproduct lime
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  • 鹼激發膠凝材料是指各種矽酸鹽類和鋁矽酸鹽類礦物,在添加固體或液狀鹼激發劑的作用下所形成具有膠結性質的材料。由於成份組成和製作過程的不同,使得膠凝材料之硬化機制和水化產物與波特蘭水泥大不相同。近年來這類膠凝材料被認為具有特殊優良的性能,如抗壓強度、抗腐蝕性、抗滲透性和耐久性等都優於普通波特蘭水泥。本研究使用台電興達發電廠飛灰、氫氧化鈉溶液與水玻璃作為鹼膠凝材料,為了激發飛灰潛在的活性,經過研磨使其粒徑90%小於10µm,並添加CFB副產石灰增加鈣含量,幫助打破飛灰玻璃質外層,並參與反應生成鈣矽水化物及鈣鋁水化物填充孔隙使強度上升,為了試驗結果的討論我們將依照不同成分配比製作試體,從材料外部的工作性質、抗壓強度試驗,到內部微觀構造作一完整分析。在各項試驗中發現,此膠凝材料在7天到28天齡期期間的抗壓強度仍有成長,且在適當的水膠比下可得到良好的流動性,在電子顯微鏡試驗中觀察這類膠凝材料的產物,包括土壤聚合物以及各類水化物膠體。前者為初期產物,後者則在7天後仍陸續產生使後期強度持續提升。

    The Alkali-activated cementitious materials refer to each kind of silicates and aluminosilicates which adds the solid or liquid state of alkali activator to initiate a reaction and produce the material with cementitious property. Due to the differences between the composition of material and the process of manufacture, both the harden mechanism and type of hydrate of Alkali-activated cementitious material differ from these of Portland cement In recent years, this Alkali-activated cementitious material is considered to have fabulous performance, for instance, high compressive strength, corrosion resistance, permeation resistance, durability, etc., are much better than these properties of Portland cement.
    In this study, the industrial waste such as Circulating Fluidized Bed(CFB) byproduct lime and mechanical activated fly ash were investigated as basic ingredient of alkali-activated cementitious materials. Attrition milling is carried out to improve reactivity of fly ash through size reduction and Calcium in byproduct lime can support the reactions. According to different mixture of materials, we discuss the experiment results, and make the analysis from material mechanical properties, to internal microstructure completely. The compressive strength increases continuingly in 28 days. It is also with well fluidity as an appropriate water:gel ratio. Scanning electron microscopy was used to observe the end products of alkali-activated cementitious materials, geopolymer gel and calcium silicate hydrate gel are included. However, because of its well apparel and firm structure, it is the reason mechanical excel in its performance.

    摘要 I ABSTRACT II 誌謝 IV 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究方法與流程 3 1.3 研究內容架構 4 第二章 相關研究與文獻回顧 7 2.1 飛灰材料介紹 7 2.1.1 飛灰之生成與取得 7 2.1.2 飛灰之成分與分類 8 2.1.3 飛灰之物理與化學性質 9 2.1.4 飛灰之顆粒性質 12 2.1.5 飛灰之反應形式 13 2.1.6 影響飛灰成分之因素 14 2.1.7 飛灰對土壤性質之改變 15 2.2 飛灰活性的激發 16 2.2.1 飛灰的物理活性 16 2.2.2 飛灰的化學活性 17 2.2.3 飛灰活性的激發方法 18 2.2.4 飛灰活性的綜合討論 22 2.3 台塑CFB 副產石灰之介紹 22 2.3.1 CFB副產石灰化學組成 23 2.3.2 CFB副產石灰利用方向 24 2.4 鹼激發膠凝材料介紹 25 2.4.1 化學激發膠凝材料硬化機制 26 2.4.2 化學激發膠凝材料分類和水化物種類 27 2.4.3 鹼激發膠凝材料 28 2.4.4 鹼-礦渣水泥介紹 29 2.4.5 鹼-礦渣水泥之水化反應 30 2.4.6 土壤聚合物介紹 32 2.4.7 土壤聚合物之聚合反應 33 2.5波特蘭水泥性質及固結機制介紹 34 2.5.1 水泥漿體微觀構造 35 第三章 配比設計與試驗規劃 43 3.1 材料分析 43 3.1.1 河砂 43 3.1.2 飛灰材料 43 3.1.3 CFB副產石灰材料 44 3.1.4 氫氧化鈉 44 3.1.5 水玻璃 44 3.1.6 拌合用水 45 3.2 材料配比與設計 45 3.2.1 配比方法 46 3.2.2 配比結果 47 3.3 試驗規劃與試體製作 48 3.3.1 試驗規劃 49 3.3.2 試體製作 50 3.4 試驗設備與試驗方法 51 3.4.1 試驗設備 51 3.4.2 試驗方法 52 第四章 試驗結果與分析討論 70 4.1 初終凝試驗結果 71 4.2 坍流度試驗結果 73 4.3 單軸壓縮強度試驗結果 74 4.4 孔隙率試驗結果 75 4.5 掃描式電子顯微鏡試驗結果 76 第五章 結論與建議 106 5.1 結論 106 5.2 建議 107 參考文獻 108

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    下載圖示 校內:2011-08-21公開
    校外:2011-08-21公開
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