臺灣博碩士論文加值系統

節能減碳與廢棄物資源化之綠色理念，逐漸導入營建業，尤其是工業廢棄物替代傳統營建材料，不但可以減少水泥與砂石使用量，降低自然生態衝擊，且能達成環境保護永續發展目標，乃現代營建材料設計所面臨之挑戰。近年來，將石化業循環式流化床燃燒鍋爐(Circulating Fluidized Bed Combustion，簡稱CFBC)灰、煉鋼廠產生之爐石，與燃煤火力發電廠排放之飛灰等產業廢棄物再利用製作成控制性低強度材料(Controlled-Low-Strength-Materials，簡稱CLSM)已引起極大關注，因此系統化探討其性質與應用，遂成為重要課題。

本研究以高爐石和CFBC水化灰兩種再生粒料分別取代粗細粒料，作為CLSM填充材，另使用CFBC未水化灰、水淬爐石粉、燃煤飛灰及水泥等四種粉狀材料作為CLSM膠結材。以填充材與膠結材各組成之比例為變數，經由實驗設計決定36組CLSM配比，固定水膠比0.69與添加膠結材重4 %水玻璃條件下，驗證各組配比是否符合坍流度、落沉值、抗壓強度、氯離子含量等規範要求，並進行吸水率、硫酸鹽侵蝕、長度膨脹、超音波速、微觀分析等測試。

試驗結果顯示：製備CLSM填充材部分：CFBC水化灰上限為80%，高爐石上限為50%。膠結材部分: 36組配比之坍流度直徑皆達40cm以上，得知飛灰量超過25%，黏滯性增加，導致坍流度降低；僅60%爐石粉含量之配比，其落沉值於24小時內，直徑值小於ASTM D6024所規定76mm；36組配比之28天抗壓強度皆小於90 kgf/cm2，得知添加CFBC灰致使抗壓強度折減，但於20%水泥添加量，可明顯提升整體強度；36組配比之氯離子含量皆未及CNS13465所規定氯離子含量上限值0.3kg/m3之一半。此外，爐石粉和飛灰增加，則吸水率減少；CFBC灰量增加，則膨脹量增加；硫酸鹽侵蝕下，抗壓強度和超音波速均呈現降低。

Energy saving and recycling play an important role in civil engineering. It’s important to use industrial waste to replace the traditional material in civil engineering. It can not only reduce the use of aggregate and cement but also lower the impact of nature. In recent years, The recycled utilization of circulating fluidized bed combustion (CFBC), furnace slag from iron and steel making, fly ash from thermal power generation to make the controlled low strength material (CLSM) have been under high attention by public, such that the study on its properties and applications has become an important subject.
In this study, different combinations of the blast furance slag and CFBC hydrated ash were used as the filler to replace the fine and coarse aggregates to make (CLSM). Whereas various combinations of four kinds of powders of CFBC unhydrated ash, Portland cement, blast furnace slag powder and fly ash were used as the cementituous binder of CLSM. There are 36 CLSM mixture groups in this study with a fixed water to binder ratio of 0.69 and a fixed weight ratio of water glass to binder of 4%. The binder at each CLSM mixture group has different ratios of varius powder combinations. Experimental variables include the slump flow test, falling drop strength test, chloride ion content test, microscopic test, water absorption test, sulfate attack test, ultrasonic test and compressive strength test.
The results show that 80% replacement of CFBC hydrated ash and 50% replacement of blast slag are the upper limits, respectively, as the filler part of CLSM. The slump flow values of all 36 CLSM groups reach 40 cm in diameter. As the ratio of fly ash is more than 25%, the slump flow values begin to reduce. Only the mixtures with 60% slag , have the values of falling drop test lower than 76 mm in diameter in 24 hours according to the standard of ASTM D6024. The 28-day compressive strengths of all 36 groups are less than 90 kgf/cm2. As the addition of CFBC hydrated ash increases, the compressive strength decreases, however, 20% of cement addition enhances the compressive strength. The chloride ion contents of all 36 groups are lower than the half of specified ceiling value of 0.3 kg/ m3 according to CNS 13465 standard. Moreover, this study shows that the higher quantities of fly ash and slag lower the water absorption of CLSM specimens. As the CFBC ash increases, the expansion also increases. The compressive strength and ultrasonic wave speed beame lower after sulfate corrosion.

摘 要 i
Abstract ii
誌謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究動機與目的 2
1-3研究內容與流程 2
第二章 文獻回顧 5
2-1 介紹CLSM 5
2-1-1 CLSM 5
2-1-2 CLSM 主要應用 5
2-1-3 CLSM 實驗規範 5
2-2 CLSM基礎材料簡介 6
2-2-1 CFBC技術 6
2-2-2 高爐石 7
2-2-3 燃煤飛灰 7
2-3膠結材影響之相關研究 8
2-3-1 CFBC灰相關研究 8
2-3-2燃煤飛灰相關研究 11
2-3-3水泥相關研究 11
2-3-4爐石粉相關研究 12
第三章 實驗計畫 17
3-1試驗內容 17
3-2試驗項目 18
3-3試驗編號說明 18
3-4試驗材料 19
3-5試驗配比設計 20
3-6 CLSM混凝土拌合流程 21
3-7試驗設備與儀器 21
3-7-1 CLSM混凝土基本性質試驗 22
3-7-2 CLSM混凝土新拌性質試驗 22
3-7-3 CLSM混凝土工程性質試驗 23
3-7-4 CLSM混凝土耐久性質試驗 23
3-7-5 CLSM微觀性質試驗 24
3-8試驗方法 24
3-8-1材料基本性質試驗 24
3-8-2新拌性質試驗 25
3-8-3工程性質試驗 26
3-8-4耐久性性質試驗 27
3-8-5微觀性質試驗 28
第四章 試驗結果與討論 41
4-1基本性質 41
4-2新拌性質 41
4-2-1坍度流度試驗 41
4-2-2氯離子含量試驗 43
4-2-3落沉試驗 43
4-3工程性質 45
4-3-1抗壓強度試驗 45
4-3-2超音波試驗 49
4-4耐久性試驗 52
4-4-1長度膨脹量試驗 52
4-4-2吸水率試驗 54
4-5微觀性質試驗 56
4-5-1 SEM 56
4-5-2 XRD 56
第五章 結論與建議 111
5-1結論 111
5-1-1規範要求相關性質 111
5-1-2非相關規範試驗 112
5-2建議 113
參考文獻 115

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