簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 李祐帆
Li, Yu-Fan
論文名稱: 鹼激發爐石-轉爐石膠結材物理性質之研究
Physical Properties of Alkali-activated Slag Binders
指導教授: 黃忠信
Huang, Jong-Shin
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: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 62
中文關鍵詞: 鹼激發爐石轉爐石鹼激發藥劑
外文關鍵詞: Alkali-activated, slag, BOF slag, alkali activation solution
相關次數: 點閱:78下載:2
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
  • 煉鋼副產品高爐爐渣為一優良卜作嵐材料,可取代部分水泥以製成
    高爐水泥,也可當作鹼激發膠結材之原料,其抗壓強度數倍於波特蘭水
    泥,但由於成本較高因而限制其應用。轉爐石亦為煉鋼副產品,其所含
    玻璃體較少,因此卜作嵐活性偏低,並不適宜作為礦物掺料直接應用於
    混凝土中。由於煉鋼過程中加入生石灰,導致轉爐石化學成份中含有游
    離氧化鈣,易與水分反應,造成體積膨脹,目前再利用價值不高。
    本研究將轉爐石部分取代爐石作為鹼激發膠結材原料,建立鹼激發
    爐石-轉爐石之配比設計。本研究發現,使用氫氧化鈉與液態矽酸鈉混合
    成鹼激發藥劑,所製成爐石膠結材試體28 天抗壓強度最高可達120MPa。
    以粉狀矽酸鈉製成之爐石膠結材試體,28 天抗壓強度最高為102MPa,
    其初凝時間最短為1 小時45 分鐘,且試體製作操作便利。此外,當選用
    粉狀矽酸鈉作為鹼激發藥劑,AE=12%且轉爐石取代量20%時,砂漿28
    天抗壓強度與流度分別為73MPa 及98%。因此,以轉爐石部分取代爐石
    作為鹼激發膠結材原料,配合適當鹼激發藥劑,其砂漿抗壓強度及流動
    性皆優於波特蘭水泥砂漿。若能以鹼激發爐石-轉爐石膠結材取代波特蘭
    水泥,不僅能提高轉爐石再利用價值,同時也能減少水泥之用量,達到
    節能減碳之目的。

    Blast furnace slag is the by-product of steel manufacturing and is
    typically used as a pozzolanic material. Slag can be utilized as a partial
    replacement of Portland cement and as a raw material of alkali-activated
    binders. As compared to Portland cement, the compressive strength of
    alkali-activated slag is much higher; however, the cost of alkali-activated slag
    is very expensive and thus limits its application in concrete. Less vitreous
    BOF slag is also the by-product of steel manufacturing but has a lower
    pozzolanic activity. Hence, BOF slag can not be directly used as a mineral
    admixture in concrete. Lime added during the manufacturing of steel results
    in the easy reaction of BOF slag with water and its volume expansion.
    Consequently, the reuse of BOF slag is limited.
    Here, BOF slag is used as a partial replacement of slag for the
    production of alkali-activated slag binder. The mixture design for the
    alkali-activated slag binder containing BOF slag is first investigated. It is
    found that the 28-day compressive strength of alkali-activated slag binder
    reaches 120MPa when the alkali activating solution of sodium hydroxide and
    liquid sodium silicate is used. When easy mixing and production are sought,
    the alkali activation solution containing powdered sodium silicate is used.
    The 28-day compressive strength of the resulting alkali-activated slag binder
    is reduced to 102MPa while its shortest initial setting time is 105 minutes.
    In addition, the compressive strength and flow value of alkali-activated slag
    binder are 73MPa and 98% respectively when powdered sodium silicate,
    AE=12% and 20% slag replaced by BOF slag are used. Therefore, BOF slag
    III
    can be used as a raw material for the production of alkali-activated slag binder.
    By mixing with adequate alkali activating solution, the resulting compressive
    strength and flow value of alkali-activated slag mortars are superior to those
    of Portland cement mortar. It is expected that energy conservation. carbon
    reduction and reuse of BOF slag can be achieved if Portland cement is
    completely replaced by alkali-activated slag binder containing BOF slag.

    摘要 I Abstract II 誌謝 IV 目錄 V 表目錄 VIII 圖目錄 IX 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 本文組織與內容 3 第二章 相關理論與文獻回顧 4 2.1 鹼激發膠結材 4 2.2 鹼激發爐石之反應機理 4 2.3 鹼激發爐石存在的問題 5 2.4 轉爐石的性質 6 2.5 相關鹼活化反應 7 第三章 研究方法與試驗步驟 9 3.1 試驗規劃 9 3.1.1 試驗目的 9 3.1.2 試驗變數 9 3.1.3 鹼激發膠結材配比計算 10 3.2 試驗材料 11 3.2.1 鋁矽酸鹽礦物 11 3.2.1.1 爐石粉 11 3.2.1.2 轉爐石粉 11 3.2.2 鹼活化液 12 3.2.2.1 鹼性溶液 12 3.2.2.2 鹼金屬矽酸鹽溶液 12 3.2.3 標準砂 12 3.2.4 水泥 13 3.3 試驗方法及項目 13 3.3.1 試體製作 13 3.3.2 鹼激發膠結材性質試驗 13 3.3.3 鹼激發爐石-轉爐石砂漿性質試驗 14 3.3.3.1 抗壓強度 14 3.3.3.2 抗彎強度 14 3.3.3.3 流動性試驗 15 第四章 試驗結果與分析 27 4.1 鹼激發爐石漿體 27 4.1.1 活化劑最佳配比 27 4.1.2 凝結時間 29 4.1.3 攪拌時間 29 4.2 鹼激發轉爐石漿體 30 4.3 轉爐石部分取代爐石製成鹼激發漿體 30 4.4 砂漿試驗 31 4.4.1 抗壓試驗 31 4.4.2 抗彎試驗 32 4.4.3 流度試驗 32 4.4.4 流度損失試驗 32 第五章 結論與建議 49 5.1 結論 49 5.2 建議 50 參考文獻 51

    1. 周佳倪、牛福生,全固廢無水泥鋼渣重載路面混凝土的研究及工程應
    用,環境工程,23(5),2005
    2. 鄭瑞濱、胡志誠,再生營建材料之發展與應用,臺灣營建研究院工程
    技術二組。
    3. 張德成、黃世鋒、吳波、王英姿,鋼渣礦渣水泥鹼性激發劑的研究,
    硅酸鹽通報,第3 期,2004
    4. 樊傳剛、徐蘭、朱思、李家茂、檀杰,鹼性激發礦渣水化活性的研究,
    安徽工業大學學報,第23 卷第1 期,2006
    5. 黃忠信、陳志賢,含矽質廢棄物之無機聚合物,博士論文,國立成功
    大學土木工程研究所,2009
    6. Wang, S. D., Scrivener, K. L., Hydration Products of alkali activated slag
    cement, Cement and Concrete Research, 25(3), 561-571, 1995.
    7. 徐彬,固態鹼組分礦渣礦渣水泥的研製及其水化機理和性能的研究,
    博士學位論文,清華大學,1995。
    8. Davidovits, J., Mineral polymers and methods of making them, USA
    Patent 4,349,386, 1982.
    9. Polomo, A., Grutzeek, M. W., Blanco, M. T., Alkali-activated fly ashes
    Acement for future, Cement and Concrete Research, 29, 1323-1329,1999.
    10. 成立,三種碱激發膠凝材料的反應機理及產物,荊門職業技術學院學
    報,第19 卷第6 期,92-95,2004。
    11. 禹尚仁、王悟敏,無熟料硅酸鈉礦渣水泥的水化機理,硅酸鹽學報,
    第18 卷第2 期,104-106,1990
    12. Wang, S.D., Pu, X. C., Scrivener, K. L., Pratt, P. L., Alkali-activated
    cement and concrete. A review of properties and problems, Advances in
    Cement Research,7(27),93-102,1995
    13. 徐慧治,轉爐石水泥製程之研發,國立雲林科技大學營建工程所
    14. 黃兆龍、李隆盛,鋼渣粉之研發與應用先期評估,台灣科技大學營建
    系,2003。
    15. 黃兆龍,混凝土性質與行為,詹氏書局,2002
    16. Davidovits, J., Global Warming Impact on the Cement and Aggregates
    Industries, World Resource Review, 6(2), 263-278, 1998
    17. Fernández-Jiménez, A., Palomo, J.G., Puertas, F., Alkali-activated slag
    mortars Mechanical strength behaviour. Cement and Concrete Research,
    29, 1313-1321, 1999
    18. Mindess, S., Young, J.F. ,Darwin D.,「Concrete」,Prentica Hall,2003。
    19. Bakharev, T., Sanjayan, J.G., Cheng, Y.-B. Effect of elevated
    Temperature Curing on Properties of alkali-activated slag concrete.
    Cement and Concrete Research, 29, 1619-1625, 1999

    無法下載圖示 校內:2021-08-02公開
    校外:不公開
    電子論文尚未授權公開,紙本請查館藏目錄
    QR CODE