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研究生: 王柏閔
Wang, Po-Min
論文名稱: 輕質陶粒砌塊的抗壓行為-以細小粒料為例
Compressive behaviour and manufacturing optimisation of light-weight aggregate masonry - small particle
指導教授: 葉玉祥
Yeh, Yu-Hsiang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 99
中文關鍵詞: 輕質粒料震盪加壓成型無砂混凝土填充空隙比抗壓強度
外文關鍵詞: Lightweight aggregate, compressional vibration molding, no-fines concrete, voids in the mineral aggregate (VMA), compressive strength
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  • 研究目的在於分析加壓震盪製程生產非結構性之預鑄砌塊,評估與其配比所對應之抗壓強度關聯性,期允能梳理出一則生産標準的規程,並具體評估不同密度等級之陶粒砌塊的抗壓行為。

    台灣位處亞熱帶氣候區及環太平洋地震帶上,建築物對於節能及耐震性能的要求不在話下,但同時面對現今永續、環保、經濟等社會議題上,於加工生產的產業鏈端,該如何因應未來在構造系統及構件材料更多元與複合的發展方向,將會是一個重點議題。此舉勢必具有廣泛的市場需求和莫大的社會效益。

    研究初期首先嘗試若干材料配比進行震盪加壓,從而挑選合適之輕質粒料粒徑與足夠之水泥漿量,在砌塊內部形成可供立即脫模之拱殼結構。最終選擇細粒徑(通過4號篩 / 4.75 mm以下)、3組不同堆積密度等級(300、500、700)之水庫淤泥所燒製而成之輕質粒料用以後續砌塊產製。試體長寬尺寸為180*200 mm,高度則隨機台之上壓力極限,有180 ~ 210 mm不等,300、700級組各製作30個試體,500級組製作18個。研究後期成功利用廠商所提供之原料及設備,産製無砂混凝土砌塊,並利用估算空隙比研擬出重量配比之拌合方法,此估算方法依照密度等級之不同,填充空隙比為0.13 ~ 0.21不等。

    研究結果顯示無砂輕質粒料混凝土砌塊之單位重與抗壓強度,呈現正相關之線性發展趨勢,尤其700級砌塊之點散佈點之決定係數R2 =0.7663,更凸顯其單位重量控制其設計强度較具有可靠性。採用300級之細粒料,填充空隙比0.13製成的砌塊,可得到與採用500級之細粒料,填充空隙比0.21製成的砌塊,非常接近的抗壓強度。歸納其因為使用較為緻密、形狀不規則之粒料,可增加砌塊內部材料之間的握裹性,提升抗壓强度。300級粒料所製成的砌塊主要以錐形破壞居多,其力量在砌塊內部得到有效傳遞;500級及700級粒料所製成的砌塊,主要則以錐形破壞及剪力破壞居多,推測其因砌塊內部之漿體拱殼結構包裹不完整,造成受力不均之地方産生剪切破壞。

    Due to the hot climate and frequent earthquakes, energy conservation and aseismatic design attract great importance to buildings in Taiwan. Futhermore, the issues for environmental protection, like sustainable development or circular economy, are gradually affecting the production of building materials. Thus, this research aims at studying the mechanical properties of no-finess light-weight aggregate concrete LWAC block. Also, the optimisation of no-finess LWAC block production process is included in the research scope.

    The research process is to establish the standard operating procedure for no-fines LWAC block through compressional vibration molding. The specimens could be divided into three groups depending on the three kinds of packing density level (329, 462, 657 kg/m³) small particle (# 4 sieve / 4.75 mm). The size of the concrete block specimens is 180*200*180~210 mm. The research method is the compression test. After the testing, the compressive strength, stress-strain curves and failure patterns for each specimen were recorded and analyzed.

    The results were mainly divided into two parts. First, the production process showed that using the grade-300 could reduce the amount of cement used in the molding process. the filling voids in the mineral aggregate (VMA) ratio was about 0.13 ~ 0.21. Second, the unit weight and the compressive strength of specimens were positively linear correlated. The correlation coefficient of the compressive strength that grade-700 specimens showed is about 0.7663, indicated the reliability of the grade-700 specimens is higher.

    The average compressive strength of the grade-300 specimens was about 72.38 kgf/cm2, the grade-500 specimens was about 61.79 kgf/cm2 and the grade-700 specimens was about 51.20 kgf/cm2. The specific strength of the grade-300 and grade-500 were very closed. The grade-300 specimens were mainly cone shape; The grade-500 and the grade-700 specimens were mainly sheared. It elucidates that the stress was effectively transmitted within the grade-300 specimens. In brief, using the broken shape of the light-weight aggregate to produce the no-finess LWAC block might significant increase the compressive strength, promote the reliability and the cause a more stable mechanism of fracture.

    第1章 緒論 1 1-1. 研究背景 1 1-2. 研究動機與目的 2 1-3. 研究流程 4 1-4. 研究貢獻 5 第2章 文獻回顧 6 2-1. 輕質粒料/陶粒 6 2-2. 輕質粒料混凝土 8 2-3. 無砂輕質粒料混凝土 15 2-4. 砌塊與圬工構造 18 2-5. 磚牆的力學研究 20 2-6. 預鑄混凝土的產製 20 2-7. 小結 21 第3章 試驗規劃 22 3-1. 試體尺寸與配比設計 22 3-2. 試驗設備與方法 27 3-3. 生產與養護 30 第4章 研究結果 40 4-1. 各項基本參數 40 4-2. 抗壓試驗分析與討論 43 第5章 結論與建議 55 5-1. 結論 55 5-2. 建議 56 參考文獻 57 附錄 60

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