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研究生: 陳律安
Chen, Lyu-An
論文名稱: 以轉爐石材料開發混凝土磚之可行性評估
A Feasibility Study on Exploiting Concrete Brick Using BOF Slag Materials
指導教授: 吳建宏
Wu, Jian-Hong
共同指導教授: 林宏明
Lin, Hung-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: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 126
中文關鍵詞: 轉爐石燃煤飛灰透水混凝土高壓混凝土混凝土磚
外文關鍵詞: basic oxygen furnace slag, fly ashes, pervious concrete, high-pressure concrete, concrete brick
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  • 隨著工業技術日益發展,伴隨著汙染問題與資源耗竭,台灣屬於高度發展的國家,在高度建設情況下,伴隨而來的是對鋼鐵的需求量大增,然而冶煉鋼鐵所產生的爐石碴,大多被當成廢棄物處理進而衝擊環境造成危害,倘若能加以利用,以適當比例取代水泥亦或天然之河床砂料,便可降低混凝土製造成本以及生產水泥所排放之溫室氣體(CO2),同時減緩自然資源的開採並解決工業廢棄物之棄置問題,在維護環境的同時達到經濟性的目標。
    本研究以轉爐石及燃煤飛灰等富含矽鋁酸鹽礦物之工業副產物作為主要研究材料,並透過取代水泥及天然粒料,分別開發透水混凝土與高壓混凝土磚製品,嘗試將轉爐石材料進行實務化應用,並施作工程力學、耐久性及膨脹率等試驗,配合國家標準規範檢驗混凝土磚應用於實務上之可行性。歸納實驗成果,其主要結果如下:
    (1) 透水混凝土選定三種不同填漿量,並以轉爐石混拌飛灰取代水泥做為漿料,轉爐石混拌料取代水泥量越多,其抗壓強度成長率較高,根據試驗結果篩選出通過CNS 14995 滲透性規範之配比,並根據規範進行強度分級,通過A級抗壓強度標準(280kgf/cm2)者為漿骨比0.4轉爐石混拌料取代量30%;通過B級抗壓強度標準(245kgf/cm2)者為漿骨比0.5轉爐石混拌料取代量50%。
    (2) 高壓混凝土選定三種不同灰土比,並以轉爐石混拌飛灰取代里港砂作為細骨材,透過施加50kgf/cm2成型壓力之各灰土比高壓磚皆能符合CNS 13295A級抗壓強度標準,而澆置成型混凝土磚在28天養護齡期也能達到CNS 13295 A級抗壓強度標準。

    When industrial technology is growing, along with pollution problems and resource depletion. Taiwan is a highly developed country, under the condition of high construction, the requirement for steel is increasing. However, the furnace slag caused by smelting steel, Most of them are treated as waste and cause environmental hazards. If they can be used to replace cement or natural riverbed sand in an appropriate proportion, the cost of concrete production and the greenhouse gas (CO2) emitted by cement can be reduced and mitigated, at the same time, it will slow down the exploitation of natural resources and solve the problem of industrial waste disposal, and achieve economic goals while maintaining the environment.
    In this study, trying to use the industrial by-products which are rich in silicate aluminate minerals such as Basic Oxygen Furnace slag (BOF) and Fly Ash (FA) that were used as the main research materials. We developed pervious concrete and high-pressure concrete brick products respectively by replacing cement and natural aggregates, and conduct the tests about the engineering mechanic, the durability, the swelling. To evaluate their application effects in practice, we comparison test results with Chinese National Standards to examine the practical feasibility of the brick products. The main results are as follows:
    1. In the pervious concrete, we select for three different kinds of slurry-aggregate ratio, and use the BOF-FA mixing material to replace cement. The more BOF-FA mixing material replaces cement, the higher the compressive strength growth rate. According to the test results, the proportions which pass the permeability specification (CNS 14995) is selected, and the strength is classified according to the specifications. The proportion which pass A-grade compressive strength standard (280kgf/cm2) is the slurry-aggregate ratio 0.4 with replacement amount of BOF-FA mixing material 30%. The proportion which pass B-grade compressive strength standard (245kgf/cm2) is the slurry-aggregate ratio 0.5 with replacement amount of BOF-FA mixing material 50%.
    2. In the high-pressure concrete, we select for three different kinds of lime-soil ratio, and use the BOF-FA mixing material to replace the fine aggregate of natural sand. Each of high-pressure concrete bricks which apply 50kgf/cm2 molding pressure pass the Class A compressive strength standard (CNS 13295), and the pouring concrete bricks can also pass the Class A compressive strength standard (CNS 13295) during the 28-day curing time.

    摘要 I (Extended Abstract) II 誌謝 IX 目錄 X 表目錄 XIII 圖目錄 XV 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 研究目的 2 1-3 研究內容及流程 3 第二章 文獻回顧 5 2-1 轉爐石 5 2-1-1 轉爐石簡介 5 2-1-2 轉爐石物化性質 8 2-1-3 轉爐石之相關工程問題 11 2-1-4 轉爐石材料安定化技術 14 2-1-5 國內外轉爐石資源化情形 16 2-2 飛灰 21 2-2-1 飛灰簡介 21 2-2-2 飛灰物化性質 23 2-2-3 混凝土添加飛灰之特性 26 2-2-4 飛灰資源化情形 27 2-3 混凝土磚發展現況及其應用 31 2-4 混凝土磚製品 33 2-4-1 透水混凝土磚 33 2-4-2 高壓混凝土磚 35 2-4-3 廢棄物應用於混凝土磚之資源化研究 36 第三章 研究材料與分析方法 39 3-1 研究材料 39 3-2 研究材料物性試驗 43 3-2-1 比重試驗 43 3-2-2 粒徑分析試驗 44 3-3 混凝土混拌配比設計方法 46 3-3-1 透水混凝土混拌配比設計方法 46 3-3-2 高壓混凝土混拌配比設計方法 51 3-4 混凝土混拌配比分析方法 54 3-4-1 流度試驗 54 3-4-2 坍度試驗 55 3-4-3 抗壓強度試驗 56 3-4-4 視孔隙度、吸水率及比重試驗 60 3-4-5 滲透性試驗 61 3-5 混凝土磚成品試驗方法 63 3-5-1 高壓磚抗壓試驗 63 3-5-2 抗彎強度試驗 66 3-5-3 鹼–骨材反應潛能之加速水泥砂漿棒試驗 68 3-5-4 抗硫酸鹽健性試驗 71 第四章 試驗結果 72 4-1 研究材料物化性試驗結果 72 4-1-1 比重試驗結果 72 4-1-2 粒徑大小分析試驗結果 73 4-2 透水混凝土混拌配比設計與試驗結果 76 4-2-1 抗壓試驗結果 78 4-2-2 孔隙率及比重試驗結果 83 4-2-3 滲透性試驗結果 85 4-3 透水磚成品試驗結果 88 4-3-1 透水混凝土混拌配比結果統整 88 4-3-2 透水磚抗彎試驗結果 90 4-3-3 透水磚吸水率試驗結果 92 4-3-4 鹼–骨材反應潛能之加速水泥砂漿棒試驗結果 93 4-3-5 抗硫酸鹽健性試驗結果 96 4-4 高壓磚成品試驗結果 100 4-4-1 抗壓試驗結果 101 4-4-2 孔隙率、吸水率試驗結果 105 4-4-3 鹼–骨材反應潛能之加速水泥砂漿棒試驗結果 107 4-4-4抗硫酸鹽健性試驗結果 110 第五章 結論與建議 112 5-1 結論 113 5-2 建議 116 參考文獻 117 附錄一 口試委員問答 124

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    下載圖示 校內:2021-08-31公開
    校外:2021-08-31公開
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