臺灣博碩士論文加值系統

本研究嘗試使用不同含量的奈米黏土添加於紅土中，探討奈米黏土對紅土基本物理性質與工程行為的影響；以及利用奈米黏土作為砂質開挖連續壁面之穩定液，研究其對開挖壁面之穩定效果。
由試驗結果可得到以下之結論：(1) 隨著奈米黏土含量的增加，紅土之液限、塑限及塑性指數均呈現上升的趨勢。由於液性限度越高，即表示壓縮性越大，而塑性指數上升，表示吸著水層越厚，滲透性越小。(2) 無圍壓縮強度隨著奈米黏土的含量而有先增後減的趨勢，其最大改良效果可達純紅土之2.2倍。(3) 滲透係數隨著奈米黏土含量的增加而呈現遞減的趨勢。(4)6%之奈米黏土穩定液與7%之皂土穩定液可達到穩定開挖壁面的效果，且黏滯度分別為6%奈米黏土之17.68秒及7%皂土穩定液之18.91秒，由於兩者之黏滯度相近，因此可利用黏滯度來評估超泥漿穩定液穩定壁面之效果。

This study is trying to put different contents of nano-clay into the laterite to research what’s the influence of nano-clay to the physical properties and the engineering behavior of laterite; and also try using nano-clay as a stabilizer of arenaceous trench excavation to research the stabilization of trench excavation.
There’re following test results from this research:
(1)The liquid limitation, plastic liquid and plasticity index of laterite are all increased gradually by adding different content (amount) of Nano-clay. The more liquid limitation, the more compression properties, and when the plasticity index increasing, it means the adsorbed water layer is more thicker and the permeability is more lower.(2)The unconfined compression strength is increased significantly when adding the Nano-clay into laterite but the unconfined compression strength wound not be increased when the content of Nano-clay from 0.5% increasing to 2%. The most unconfined compression strength could be 2.2 times better than pure laterite.(3)The coefficient of permeability is reduced gradually by adding the content (amount) of nano-clay.(4)Both the 6% of nano-clay slurry(the viscosity is 17.68 seconds) and 7% of bentonite slurry(the viscosity is 18.91 seconds) could have the stabilization of trench excavation.

致謝……………………………………………………………………I
摘要…………………………………………………………………Ⅱ 目錄………………………………………………………………………Ⅳ
表目錄……………………………………………………………………Ⅷ
圖目錄……………………………………………………………………Ⅸ
照片目錄…………………………………………………………………Ⅹ

第一章 緒論..……………………………………………………………1
1-1研究動機與背景………………………………………………………1
1-2研究目的………………………………………………………………3
1-3研究方法………………………………………………………………3
1-4論文內容………………………………………………………………3

第二章 文獻回顧…………………………………………………………5
2-1紅土與複合土壤………………………………………………………5
2-1-1紅土的性質………………………………………………………5
2-1-2複合土壤性質……………………………………………………6
2-1-3土壤穩定法………………………………………………………7
2-1-4土壤穩定法改良紅土之效果……………………………………7
2-2穩定液…………………………………………………………………………8
2-2-1穩定液之機能……………………………………………………9
2-2-2穩定液之必要性質………………………………………………10
2-2-3皂土穩定液………………………………………………………11
2-2-4高分子聚合物穩定液之基本性質………………………………12
2-2-5穩定液對砂質開挖壁面之穩定效果……………………………14
2-3奈米複合材料………………………………………………………15
2-3-1插層複合…………………………………………………………15
2-3-2插層複合材料……………………………………………………17
2-3-3層狀矽酸鹽奈米複合材料的製備方法…………………………17
2-3-4層狀矽酸鹽奈米複合材料的種類與特性………………………18
2-4奈米黏土……………………………………………………………19
2-4-1有機黏土的製備…………………………………………………19
2-4-2奈米黏土結構與性質……………………………………………20
2-4-3奈米黏土之特性…………………………………………………21
2-4-4奈米黏土的應用範圍……………………………………………22

第三章 研究計畫………………………………………………………30
3-1試驗流程……………………………………………………………30
3-2紅土之基本性質……………………………………30
3-3奈米黏土對紅土基本性質影響……………………………………31
3-3-1試驗材料…………………………………………………………31
3-3-2阿太堡限度試驗…………………………………………………32
3-3-3無圍壓縮強度試驗………………………………………………33
3-3-4透水試驗…………………………………………………………34
3-4奈米黏土黏滯度試驗………………………………………………35
3-4-1試驗步驟…………………………………………………………35
3-4-2 試驗儀器………………………………………………………35
3-4-3 試驗方法………………………………………………………36
3-5 奈米黏土穩定液試驗………………………………………………36
3-5-1 試驗材料………………………………………………………36
3-5-2 試驗儀器………………………………………………………36
3-5-3 試驗方法………………………………………………………37

第四章 試驗結果分析與討論…………………………………………42
4-1 紅土之基本性質……………………………………………………42
4-2 奈米黏土對紅土基本性質之影響…………………………………42
4-2-1阿太堡限度試驗…………………………………………………42
4-2-2 無圍壓縮強度試驗……………………………………………42
4-2-3 透水試驗………………………………………………………43
4-3 奈米黏土之黏滯度…………………………………………………43
4-4 奈米黏土穩定壁面之成效…………………………………………44
4-4-1 清水……………………………………………………………44
4-4-2 奈米黏土………………………………………………………44

第五章 結論與建議……………………………………………………60
5-1 結論…………………………………………………………………60
5-2 建議…………………………………………………………………61

參考文獻…………………………………………………………………63

表目錄

表2-1 複合土壤四相圖之物理性質定義………………………………25
表2-2 PK805型奈米黏土化學元素分析………………………………26
表2-3 PK805型奈米黏土物理性質分析………………………………27
表3-1 標準砂之物理性質………………………………………………38
表4-1 林口紅土基本性質………………………………………………46
表4-2 阿太堡試驗結果.………………………………………………46
表4-3 無圍壓縮試驗結果………………………………………………47
表4-4 黏滯度試驗結果…………………………………………………47

圖目錄

圖2-1 複合土壤四相圖…………………………………………………28
圖2-2 奈米黏土之化學結構……………………………………………29
圖3-1 研究計畫流程……………………………………………………39
圖3-2 岩田NK-2型黏度杯使用方法……………………………………40
圖4-1 (a) 液限與奈米黏土含量之關係………………………………48
圖4-1 (b) 塑限與奈米黏土含量之關係………………………………48
圖4-1 (c) 塑性指數與奈米黏土含量之關係……………………49
圖4-2 (a) 紅土之無圍壓縮試驗結果…………………………………49
圖4-2 (b) 加入0.5％奈米黏土之紅土無圍壓縮試驗結果…………50
圖4-2 (c) 加入1％奈米黏土之紅土無圍壓縮試驗結果……………50
圖4-2 (d) 加入2％奈米黏土之紅土無圍壓縮試驗結果……………51
圖4-3 奈米黏土含量與無圍壓縮強度關係……………………………51
圖4-4 奈米黏土含量與滲透係數之關係………………………………52
圖4-5 奈米黏土黏滯度與含量之關係…………………………………52
圖 4-6 黏滯度對照圖…………………………………………………53

照片目錄

照片3-1 岩田NK-2型黏度杯……………………………………………41
照片4-1 以清水作為穩定液對砂層之穩定狀況………………………54
照片4-2 濃度1%的奈米黏土穩定液對砂層之穩定狀況………………55
照片4-3 濃度3%的奈米黏土穩定液對砂層之穩定狀況………………56
照片4-4 濃度5%的奈米黏土穩定液對砂層之穩定狀況………………57
照片4-5 濃度6%的奈米黏土穩定液對砂層之穩定狀況………………58
照片4-6 濃度7%的奈米黏土穩定液對砂層之穩定狀況………………59

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