簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 謝忻翰
Hsieh, Hsin-Han
論文名稱: 電弧爐煉鋼爐碴及焚化底渣作為再生粒料之可行性研究
The Feasibility Study on Using EAF slag and MSWI Bottom ash as the Recycled Aggregates
指導教授: 陳昭旭
Chen, Chao-Shi
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 電弧爐氧化碴焚化底渣再生粒料CLSMRLDPC
外文關鍵詞: EAF slag, MSWI bottom ash, CLSM, RLDPC
相關次數: 點閱:68下載:1
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本研究利用「電弧爐煉鋼爐碴」(EAF slag)及「焚化底渣」(MSWI bottom ash)作為再生粒料分別利用於控制性低強度回填材料(Controlled Low Strength Materials, CLSM)及低密度再生透水混凝土(Regenerated Low-Density Pervious Concrete, RLDPC),評估其資源化可行性。
    第一部分之電弧爐煉鋼氧化碴應用於CLSM之研究顯示,物理性質與一般天然粒料無異,經由配比設計利用氧化碴取代天然粒料及還原碴取取代部分水泥製成CLSM,其坍流度、落沉試驗、抗壓強度三項工程特性均符合規範,惟其CLSM試體經熱壓膨脹後,產生嚴重破裂,於此其氧化碴似有潛在膨脹性質之f-CaO,其中f-CaO之特性為其於爐碴當中以不安定的型態存在,易與其他成分產生反應,例如與水產生反應生成Ca(OH)2,造成體積膨脹,於此針對其進行一系列體積安定性試驗,f-CaO定量分析時,粗粒料之f-CaO含量甚微,細粒料平均含量為0.64%,由此可知,粗粒料之相較於細粒料可行性較高,但其於粒料壓蒸粉化率及粒料水合膨脹反應均符合使用於道路級配之規範,但本研究以更嚴格標準進行熱壓膨脹試驗產生嚴重爆裂,但現今之相關規範並無規定須使用熱壓膨脹試驗,未來若用於CLSM或其他混凝土產品需要再做更進一步認定。
    第二部分焚化底渣再生粒料應用於RLDPC之研究顯示,粒料之各項性質與一般天然粒料並無太大差別,後以體積法進行配比設計時,將3分粒料與6分粒料分別依水膠比0.25、0.30及0.35及目標孔隙率20%、15%及10%,共18組進行各項試驗時,最終僅6組成型,針對此6組進行抗壓強度試驗及透水量試驗,於抗壓試驗此六組均不合格,但此六組滲透係數(k)落在0.77-1.79 cm/sec之間,遠大於規範所需之0.0067cm/sec,顯示其透水性十分良好,但於透水性良好特性之下,衍伸了抗壓強度不彰的問題,顯示此六組配比仍有改善空間。

    The study used "Electric arc furnace slag (EAF slag)" and “Municipal solid waste incineration (MSWI bottom ash)" as recycled aggregates replacing natural aggregates in Controlled Low Strength Materials (CLSM) and Regenerated Low-Density Pervious Concrete (RLDPC), respectively.
    In the EAF slag as recycled aggregates replacing natural aggregates in CLSM, according to the experimental results, the average content of f-CaO in coarse EAF slags is very small, and the average f-CaO content of fine EAF slags is 0.64%, it is necessary to pay attention to the expansion of EAF slag caused adversely affected durability of the CLSM. In the MSWI bottom ash as recycled aggregates replacing natural aggregates in RLDPC, the 6 groups of RLDPC specimens’ tests were unqualified in the compressive strength test, but the permeability coefficients (k) of the 6 groups of RLDPC specimens ranged from 0.77 to 1.79 cm/sec. It is much larger than the standard value of 0.0067 cm/sec, which shows that its permeability is very good, but under the good permeability, it lacks the compressive strength, indicating that there are still improvement methods in design of mix proportion step to enhancing compressive strength.

    摘要 I Abstract III 誌謝 VIII 目錄 IX 表目錄 XII 圖目錄 XIV 第一章 前言 1 1.1研究動機與目的 1 1.2研究內容 2 第二章 文獻回顧 6 2.1電弧爐煉鋼爐碴介紹 6 2.1.1電弧爐氧化碴產出與製程 7 2.1.2電弧爐氧化碴基本性質 8 2.1.3電弧爐氧化碴資源化概況 11 2.2 控制性低強度回填材料 16 2.2.1 控制性低強度回填材料材料組成 17 2.2.2 控制性低強度回填材料工程特性 18 2.3焚化底渣再生粒料介紹 21 2.3.1焚化底渣再生粒料之來源與形式介紹 23 2.3.2焚化底渣再生粒料前處理介紹 23 2.3.3焚化底渣再生粒料之基本性質 25 2.3.4焚化底渣再生粒料資源化概況 26 2.4低密度再生透水混凝土 29 2.4.1低密度再生透水混凝土材料組成 32 2.4.2透水混凝土配比設計 33 2.4.3透水混凝土工程特性 35 第三章 試驗方法 37 3.1.試驗材料 39 3.2配比設計 40 3.3試驗項目與方法 42 3.3.1物理性質 43 3.3.2化學與環境影響性質 46 3.3.3體積安定性質 48 3.3.4新拌混凝土性質 53 3.3.5硬固混凝土性質 54 第四章 試驗結果 58 4.1電弧爐氧化碴性質試驗 58 4.1.1電弧爐氧化碴物理性質試驗結果 58 4.1.2電弧爐氧化碴化學與環境影響性質試驗結果 60 4.2電弧爐氧化碴作為CLSM分析 64 4.2.1 CLSM新拌混凝土性質試驗結果 64 4.2.2 CLSM硬固混凝土性質試驗結果 67 4.2.3電弧爐氧化碴體積安定性試驗結果 69 4.2.4電弧爐氧化碴作為CLSM小結及成本分析 73 4.3焚化底渣粒料再生粒料性質分析結果 76 4.3.1焚化底渣再生粒料物理性質試驗結果 76 4.3.2焚化底渣再生粒料化學組成試驗結果 77 4.3.3焚化底渣再生粒料體積安定性試驗結果 78 4.4焚化底渣再生粒料作為RLDPC粒料 80 4.4.1 RLDPC新拌混凝土性質試驗結果 81 4.4.2 RLDPC硬固混凝土性質試驗結果 86 4.4.3焚化底渣再生粒料作為RLDPC小結 89 第五章 結論與建議 90 5.1結論 90 5.2建議 91 參考文獻 92

    1. ACI committee (2010), “Report on Pervious Concrete.”
    2. ACI committee (2013), “Report on Controlled Low-Strength Materials.”
    3. Bhutta, M., Tsuruta, K. Mirza, J. (2012), “Evaluation of high performance porous concrete properties.” Construction and Building Materials, 25 pp.67-73.
    4. Chindaprasirt, P., Hatanaka, S., Chareerat, T., Mishima, N., Yuasa, Y. (2008), “Cement paste characteristics and porous concrete properties.” Construction and Building Materials, 22(5) pp.894-901.
    5. Cheng, A., Hsu, H.M., Chao, S.J., Lin, K.L. (2011), “Experimental study on properties of pervious concrete made with recycled aggregate.” International Journal of Pavement Research and Technology, 4 pp.104-110.
    6. Cioffi, R., Colangelo, F., Montagnaro, F., Santoro, L. (2011), “Manufacture of artificial aggregate using MSWI bottom ash.” Journal of Waste Management, 31 pp.281-288.
    7. Chang, J. J., Yeih, W., Chung, T. J., Huang, R. (2016), “Properties of pervious concrete made with electric arc furnace slag and alkali-activated slag cement.” Construction and Building Materials, 109 pp.34-40.
    8. Golden, J.S., Kaloush, K.E. (2006), “Mesoscale and microscale evaluation of surface impacts on the urban heat island effects.” International Journal of Pavement Engineering, 7(1) pp.37-52.
    9. Gaedicke, C., Marines, A., Miankodila, F. (2014), “A method for comparing cores and cast cylinders in virgin and recycled aggregate pervious concrete.” Construction and Building Materials, 52 pp.494-503
    10. Jhang, Y. J. (2010), “Affect of engineering properties on controlled low strength materials with reclaimed asphalt pavement.” Master’s dissertation. Department of construction engineering, national yunlin university of science and technology.
    11. Kuo, W. T., Liu, C. C., Su, D. S. (2013), “Use of washed municipal solid waste incinerator bottom ash in pervious concrete.” Cement and Concrete Composites, 37 pp.328-335.
    12. Lian, C., Zhuge, Y., Beecham, S. (2011), “The relationship between porosity and strength for porous concrete.” Construction and Building Materials, 25 pp.4294-4298.
    13. Maslehuddin, M., Sharif, A. M., Shameem, M., Ibrahim, M., Barry, M. S. (2003), “Comparison ofproperties of steel slag and crushed limestone aggregate concretes.” Construction and Building Materials, 17 pp.105-112.
    14. Malhotra, V. M. (2003), “Advances in concrete technology.” Construction and Building Materials, 7(3) pp.187-189.
    15. Marolf, A., Neithalath, N., Sell, E., Wegner, K., Weiss, J., Olek, J. (2004), “Influence of aggregate size and gradation on acoustic absorption of enhanced porosity concrete.” Aci Materials Journal, 101(1) pp.82-91.
    16. Park, S. B. (2004), “An experimental study on the water-purification properties of porous concrete.” Cement and Concrete Research, 34(2) pp.177-184.
    17. Putman, B. J., Neptune, A. I. (2011), “Comparison of test specimen preparation techniques for pervious concrete pavements.” Construction and Building Materials, 25(25) pp.3480-3485.
    18. Qlan, G. R., Sun, D. D., Tay, J. H. Lai, Z. Y. (2002), “Hydrothermal reaction and autoclave stability of Mg bearing RO phase in steel slag.” British Ceramic Transactions, 101 (4) pp.159-164.
    19. Razak, H. A., S. Naganathan., S. N. A. Hamid. (2009), “Performance appraisal of industrial waste incineration bottom ash as controlled low-strength material.” Journal of Hazardous Materials 172 (2-3), pp.862-867.
    20. Sheen, Y. N., T. H. Sun., W. H. Chung. (2008), “Compressive strength of controlled low strength materials containing stainless steel slag.” Jounal of Chinese Corrosion Engineering 22 (3), pp.217-230.
    21. Sasha, A., H. Justin., S. Richard., M. H. Shehata. (2009), “The utilization of recycled concrete aggregate to produce controlled low-strength materials without using Portland cement.” Cement and Concrete Composites 31 (8), pp. 564-569.
    22. Schokker, A. J. (2010), “The Sustainable Concrete Guide – Strategies and Examples.” US; U.S.Green Concrete Council.
    23. Yeih, W., Fu, T. C., Chang, J. J., Huang, R. (2015), “Properties of pervious concrete made with air-cooling electric arc furnace slag as aggregates.” Construction and Building Materials, f93 pp.737-745.
    24. 于京華、吳暇(1998),「遊離氧化鈣氧化鎂連續測定的電導法研究」,分析化學,第九卷第九期,頁 75。
    25. 王世賢(2004),「焚化爐底碴及廢混凝土塊應用於控制性低強度材料工程及環境效益評估之研究」,國立中央大學碩士論文。
    26. 王海燕、劉華章(2007),「混凝土透水磚的配合比設計、生產和施工」,新型建築材料,第七期,頁 27-29。
    27. 王瑞燕、吳國雄、郭鵬(2009),「路面透水水泥混凝土性能研究」,重慶交通大學學報,第四期,頁 698-701。
    28. 王玥,閆濱,李成林(2017),「透水混凝土製備及性能研究綜述」,矽酸鹽通報,第三十六卷第三期。
    29. 孔思宇(2017),「透水混凝土的主要性能及其影響因素綜述」,商品混凝土,第一期,頁 46-50。
    30. 中國國家標準化管理委員會(2019),「國家標準全文公開系統」。
    31. 王聖堯(2010),「焚化底渣濕篩污泥再利用作為控制性低強度材料之研究」,國立成功大學碩士論文。
    32. 阮文、胡聖魁、陳澤宏、曾夢瀾(2013),「基於膨脹機理的鋼渣基層材料體積安定性研究」,公路,第4期,頁169-174。
    33. 行政院環保署(2019),「環保統計查詢網」。
    34. 行政院環保署(2019),「垃圾焚化廠管理系統」。
    35. 行政院公共工程委員會(2019),「公共工程技術資料庫(國內施工規範/綱要規範平台)」。
    36. 肖琪仲(1996),「鋼渣的膨脹破壞與抑制」,矽酸鹽學報,第二十四卷第六期,頁635-640。
    37. 李公哲、吳淵洵、邱垂德、黃錦明、陳明義、黃政昭、蘇育立(2004),「廢棄物焚化灰渣材料化技術研究(第二年)」,行政院環境保護署,專案研究報告(EPA-93-U1H1-02-101)。
    38. 冷達、劉峰(2008),「鋼渣砂的安定性及其檢測方法的研究」,粉煤灰綜合利用,第一卷第二期,頁49-52。
    39. 李明茹、李明君、黃怡碩、邱垂德、顏聰 (2010),「公路工程透水混凝土鋪面材料及施工規範之研擬」,港灣報導,第八十五期,頁45-55。
    40. 林志棟、雷揚中(2004),「焚化爐底渣應用於道路工程之研究」,國立中央大學碩士論文。
    41. 林志棟、梁世賓、宋柏勛、孫世勤 (2008),「台灣地區焚化爐底渣再利用現況分析」,鋪面工程,第六卷第四期,頁 69-80。
    42. 房性中(2011),「控制性低強度材料使用成效之探討」,技師報,第755期,第4、6頁。
    43. 林志棟、杜建蒼(2014),「焚化底碴處理技術與處理廠營運管理之研究」,國立中央大學土木工程研究所博士論文。
    44. 侯昌辰(2010),「再生粗粒料應用於控制性低強度材料之研究」,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。
    45. 陳仙州、劉英偉、孫百慶、陳大裕、梁洲輔 (2002),「全再生粒料拌製RLDPC 之成效探討」,鋪面工程,第十一卷第二期,頁 35-40。
    46. 陳立(2003),「電弧爐氧化碴為混凝土骨材之可行性研究」國立中央大學博士論文。
    47. 柴希文(2006),「垃圾焚化飛灰處理方法及其通路研究」,2006年台灣環境資源永續發展研討會,台灣環境資源永續發展協會,桃園中壢。
    48. 陳世鐘(2007),「高高屏垃圾焚化爐底渣於工程應用」之可行性探討」,國立屏東科技大學碩士論文。
    49. 倫雲霞、周明凱、陳美祝、蔡肖 (2007),「鋼渣砂特性與穩定性研究」,武漢理工大學學報,第二十九卷第十期,頁 11-14。
    50. 倫雲霞、周明凱、蔡肖 (2009),「水泥混凝土用鋼渣砂安定性評價方法研究」,建築材料學報,第十二卷第二期。
    51. 財團法人台灣營建研究院 (2015)「焚化底渣再生粒料應用於控制性低強度回填材料(CLSM)使用手冊」。
    52. 財團法人台灣營建研究院 (2017)「電弧爐煉鋼氧化碴瀝青混凝土鋪面試行使用手冊」。
    53. 高雄市政府(2019),「焚化底渣再利用宣導網站」。
    54. 許鎧麟(2002),新拌CLSM性質,載自潘昌林主編高性能回填材料(CLSM)產製,臺北縣:台灣營建研究院,第1-16頁。
    55. 張朝輝、王沁芳、楊娟(2005),「透水混凝土強度和透水性影響因素研究」,混凝土,第三期,頁 7-10。
    56. 畢文彥、管學茂、邢鋒、劉曉星、王歡(2008),「水泥礦物遊離氧化鈣含量測定方法的評價及探討」,混凝土,第五卷第十二期,頁 21-22。
    57. 張浩博、杜曉青、寇佳亮、於丹紅(2017),「再生骨料透水混凝土抗壓性能及透水性能試驗研究」,實驗力學,第三十二卷第二期,頁 247-256。
    58. 棚橋由彥(2007),「使用穩定化處理之焚化底灰及低質量土壤開發高性能地面材料之研究」,長崎大學,日本。
    59. 曾雅玟(2018),「還原碴再利用於膠結材料及膨脹行為改善之研究」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
    60. 經濟部工業局 (2001)「電弧爐煉鋼還原碴資源化應用技術手冊」。
    61. 經濟部標檢局 (2019),「國家標準(CNS)網路服務系統」。
    62. 趙計輝,閻培渝(2017),「鋼渣的體積安定性問題及穩定化處理的國內研究進展」,矽酸鹽通報,第三十六卷第二期,頁477-484。
    63. 鄭煜愷(2018),「鍋爐灰渣再利用於CLSM粒料可行性之研究」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文
    64. 樂秀虎、朱偉新、張友生(1989),「用J 值法測定鋼渣中的遊離氧化鈣」,鋼鐵研究,第五卷第二期,頁 77。
    65. 潘昌林(2002),「CLSM配比及產製技術」,載自潘昌林主編高性能回填材料(CLSM)產製,臺北縣:台灣營建研究院,頁33-50。
    66. 蔣正武、孫振平、王培銘(2005),「若干因素對多孔透水混凝土性能的影響」,建築材料學報,第八卷第五期,頁 513-519。
    67. 劉小康、高建明、吉伯海(2005),「粗集料級配對多孔混凝土性能的影響研究」,混凝土與水泥製品,第五期,頁 14-16。
    68. 劉人慈(2014),「焚化爐底碴再利用於透水混凝土之研究」,國立中央大學碩士論文。
    69. 龍躍、雷雲波、張玉柱、王少寧、韓志傑、師學鋒(2010),「EDTA絡合滴定法測定鋼渣中游離氧化鈣」,冶金分析,第三十卷第七期,頁 65-68。
    70. 韓乃斌(2006),「透水混凝土配比試驗及應用之研究」,逢甲大學碩士論文。
    71. 魏勝、王俊嶺、張雅君、馮萃敏(2018),「透水混凝土路面鋪裝的發展現狀」,建材世界,第三十二卷第四期,頁 28-31。
    72. 蘇茂豐(2010)「電弧爐爐碴資源化歷程」,綠基會通訊,第二十期,頁11-14。

    下載圖示 校內:2024-06-20公開
    校外:2024-06-20公開
    QR CODE