臺灣博碩士論文加值系統

透水混凝土是一種特殊型式的多孔混凝土，具有高透水性、多孔隙性與表面粗糙的特點。運用於鋪面時，美國環保署(EPA)認為適當使用透水混凝土是控制初始急流汙染及暴雨管理的最佳方式，因透水混凝土內部含有大量的孔洞，可以儲蓄水分，且可以加強地表與空氣的熱量與水分交換，降低地表溫度，達到減低熱島效應的功效；另外最近美國ACI 522R-06報告中提到透水混凝土可以應用在港灣工程，其施作範圍包括海濱結構、海堤和人工漁礁等方面，但國內外對於透水混凝土運用在海堤的溯升現象與材料本身的溫度變化資料缺乏；所以本研究針對溯升試驗與溫度變化兩種試驗，藉由與普通混凝土及瀝青混凝土的比較，初步了解透水混凝土消能與溫度變化的特性。
實驗室內模擬的波浪溯升現象結果顯示，三種不同坡面坡度的透水混凝土海堤試體的溯升高度都比普通混凝土海堤試體的溯升高度低；而使用不同流量時，透水混凝土海堤試體的溯升高度也都比普通混凝土海堤試體的溯升高度低。而在溫度變化的試驗結果顯示，透水混凝土材料本身在升溫與降溫的速率較接近瀝青混凝土，且二者的速率都比普通混凝土快許多。

Pervious concrete is a special type of porous concrete with high permeability, multi-porous and rough surface characteristics. The U.S. Environmental Protection Agency (EPA) believes that properly using pervious concrete in pavement is the best method to control the first-flush pollution and storm water management. The permeable concrete contains a lot of holes, which can not only keep water to enhance the capability of exchanging heat and water between surface and air, but also can decline the surface temperature to reduce the urban heat island effect. According to the recent report of ACI 522R-06 in the US, pervious concrete can be used in harbors construction, including shore protection structures, seawalls and artificial reefs. In order to have information on applying pervious concrete on seawall run-up and the material temperature changes during the heated processing, the study focus on wave run-up test and temperature rising test to preliminary understand the energy dissipation for applying pervious concrete on sea structures and its temperature characteristics, through comparing the experimental results of pervious and asphalt concrete. From the laboratory simulation seawall results, it shows that the run-up heights of the pervious concrete specimens with three different slopes are lower than the run-up heights of the ordinary concrete specimens with three different slopes do. In different flowing rates, the run-up heights of pervious concrete specimens are lower than the run-up heights of concrete specimens do. From the designed temperature test, the results indicate that the speeds of heating and cooling rates of pervious concrete specimens are close to the heating and cooling rate of asphalt concrete; both of them are faster than normal concrete does.

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 X
照片目錄 XIII
第一章、緒 論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 研究流程 2
1-3論文架構 3
第二章、文獻回顧 6
2-1 透水混凝土之定義 7
2-2 透水混凝土應用-沿革 8
2-3 透水混凝土在海工結構物與水工結構物之應用 9
2-4 碎波的種類 12
2-5 溯升高 13
2-6 紅外線的相關理論 14
2-6-1 黑體 14
2-6-2 普朗克定律 15
2-6-3 史蒂芬-波茲曼定律 16
2-6-4 反射、吸收、透射 16
2-6-5 放射率 17
2-6-6 大氣中的紅外線 18
2-7 熱傳導 19
2-7-1 熱力學第一定律 19
2-7-2 傳導 20
2-7-3 對流 21
2-7-4 輻射 23
2-8 材料熱傳導性質 23
2-8-1 水泥混凝土熱傳導性質 23
2-8-2 瀝青混凝土熱傳導性質 24
2-9 反照率與環境氣候影響 25
2-10 相關文獻小結 27
第三章、試驗規劃 41
3-1 試驗材料及配比 41
3-1-1 混凝土之成分 41
3-2 試驗儀器與設備 43
3-3 試體製作與養護 45
3-3-1 試體規劃 45
3-3-2 試體製作 45
3-3-3 試體養護 46
3-4 試驗方法與步驟 46
3-4-1 抗壓試驗 46
3-4-2 抗彎試驗 47
3-4-3 溯升試驗 47
3-4-4 溫度變化觀測－紅外線攝影機 48
3-4-5 室內透水試驗 50
3-4-6 孔隙率試驗 52
3-4-7 標準差計算 52
第四章、結果與討論 71
4-1 基本力學試驗 71
4-1-1 混凝土單位重試驗 71
4-1-2 抗壓強度 71
4-1-3 抗彎強度 72
4-4-4 透水混凝土孔隙率試驗 72
4-2 溯升試驗 72
4-2-1 試驗條件 73
4-2-2 坡度1：1海堤溯升高比較 74
4-2-3 坡度1：1.5海堤溯升高比較 75
4-2-4 坡度1：2海堤溯升高比較 76
4-2-5 不同坡度海堤之比較 76
4-2-6 不同水量對海堤之比較 77
4-3溫度變化試驗 78
4-3-1 試驗條件與數據取得 78
4-3-2 混凝土加溫20分鐘之溫度變化 80
4-3-3 混凝土加溫40分鐘之溫度變化 80
4-3-4 混凝土加溫60分鐘之溫度變化 81
4-4透水試驗 82
第五章、結論與建議 116
5-1 結論 116
5-2 建議 118
參考文獻 120
附錄 124

表目錄
表2-1 背填透水混凝土之配合比例【11】 29
表2-2 各種粗糙度與透水性海堤堤面溯升比【14】 29
表3-1 混凝土之配比 54
表3-2 水泥成分與性質 54
表3-3 矽灰之化學成分 55
表3-4 矽灰之物理性質 55
表3-5 細骨材篩分析結果 56
表3-6 粗骨材篩分析結果 57
表3-7 粗細骨材之基本性質 57
表3-8 試驗試體規劃表 58
表3-9 溯升試體模型組合表 59
表3-10 溫度變化試體模型組合表 59
表3-11 溫度變化試體位置分配表 60
表3-12 分析使用之電腦設備 60
表4-1 混凝土單位重試驗 84
表4-2 混凝土28天齡期抗壓強度試驗 84
表4-3 混凝土28天齡期抗彎強度試驗 84
表4-4 溯升試驗入流量比較 84
表4-5 坡度1:1 海堤溯升高度比較 85
表4-6 坡度1:1.5 海堤溯升高度比較 86
表4-7 坡度1:2 海堤溯升高度比較 87
表4-8 水量7L 坡度1:1 海堤溯升高度比較 88
表4-9 瀝青混凝土加溫20min溫度變化 89
表4-10 普通混凝土加溫20min溫度變化 89
表4-11 透水混凝土加溫20min溫度變化 90
表4-12 瀝青混凝土加溫40min溫度變化 91
表4-13 普通混凝土加溫40min溫度變化 92
表4-14 透水混凝土加溫40min溫度變化 93
表4-15 瀝青混凝土加溫60min溫度變化 94
表4-16 普通混凝土加溫60min溫度變化 95
表4-17 透水混凝土加溫60min溫度變化 96
表4-18 透水係數試驗結果 97

圖目錄
圖1-1 研究流程圖 5
圖2-1 灌溉水路使用透水混凝土之工法【5】 30
圖2-2 高陡護坡斷面示意圖 30
圖2-3 美國南卡羅來那州Santee土石壩與堤防工程【13】 31
圖2-4 設計使用透水混凝土10英吋厚與碎石透層4英吋作為
Santee土石壩或堤保護坡【13】 31
圖2-5 碎波分類【2】 32
圖2-6 溯升示意圖【2】 32
圖2-7 模擬黑體【15】 33
圖2-8 黑體幅射強度圖【15】 33
圖2-9 黑體與實體表面放射量【15】 34
圖2-10 大氣透射率【15】 34
圖2-11 熱塊對流【15】 35
圖2-12 開放級配鋪面孔隙率與熱傳導係數之關係【18】 35
圖2-13各類鋪面熱傳導係數平均值【18】 36
圖2-14不同種類鋪面預估表面溫度【21】 36
圖2-15不同種類鋪面熱輸出趨勢圖(固定因子)【21】 37
圖2-16 都市中常見材質之反照率示意圖【22】 37
圖2-17 反照率與升溫效果之關係【22】 38
圖2-18反射率與溫度關係圖【21】 38
圖3-1試體製作流程圖 61
圖3-2 透水混凝土不同含水量是否結球行為【27】 61
圖3-3 溯升試驗流程圖 62
圖3-4 溫度變化觀測試驗流程圖 62
圖3-5 溯升試驗示意圖 63
圖3-6 Thermo WorkBench 軟體視窗介面 64
圖3-7 溫度變化觀測試驗試體位置圖 64
圖3-8 溫度變化試驗示意圖 65
圖3-9定水頭透水係數測定儀示意圖 65
圖4-1 28天抗壓強度 98
圖4-2 28天抗彎強度 98
圖4-3 坡度 1:1.5 普通混凝土不同水量溯升高 99
圖4-4 坡度 1:1 普通混凝土海堤溯升高 99
圖4-5 坡度 1:1 透水混凝土海堤溯升高 100
圖4-6 坡度 1:1 海堤溯升高比較 100
圖4-7 坡度 1:1.5 普通混凝土海堤溯升高 101
圖4-8 坡度 1:1.5 透水混凝土海堤溯升高 101
圖4-9 坡度 1:1.5 海堤溯升高比較 102
圖4-10 坡度 1:2 普通混凝土海堤溯升高 102
圖4-11 坡度 1:2 透水混凝土海堤溯升高 103
圖4-12 坡度 1:2 海堤溯升高比較 103
圖4-13 不同坡度海堤溯升高比較 104
圖4-14 不同坡度海堤溯升比 104
圖4-15 坡度 1:1 水量7L 普通混凝土海堤溯升高 105
圖4-16 坡度 1:1 水量7L 透水混凝土海堤溯升高 105
圖4-17 坡度 1:1 水量7L 海堤溯升高比較 106
圖4-18 不同水量海堤溯升高比較 106
圖4-19 不同水量海堤溯升比 107
圖4-20 試體放置於b位置加溫20分鐘平均溫度比較 107
圖4-21 試體放置於b位置加溫40分鐘平均溫度比較 108
圖4-22 試體放置於b位置加溫60分鐘平均溫度比較 108
圖4-23 試體放置於b位置的升溫速率比較 109
圖4-24 試體放置於b位置的降溫速率比較 109
圖4-25 透水係數試驗結果圖 110

照片目錄
照片2-1 透水混凝土護坡施工澆置情形 (GOMACO公司)【12】 39
照片2-2 日本佐賀縣多久市石原川透水多孔混凝土護岸工程
(資料來源：日本P.E.C.協會施工事例)【10】 39
照片2-3 日本山口縣防府市佐波川多孔混凝土護岸工程
(資料來源：日本P.E.C.協會施工事例)【10】 40
注水的拌合鼓桶 63
海堤試體 63
照片3-1 水泥 66
照片3-2 矽灰 66
照片3-3 細骨材 66
照片3-4 粗骨材 66
照片3-5 強塑劑 66
照片3-6 常溫瀝青混凝土 66
照片3-7 土石流儀水槽主體 67
照片3-8 土石流儀堆積盤 67
照片3-9 紅外線攝影機 67
照片3-10 玻璃水道 67
照片3-11 200頓抗壓試驗機 67
照片3-12 鼓式拌和機 67
照片3-13 大型烘箱 68
照片3-14 試體模具 68
照片3-15 搖篩機 68
照片3-16 溯升試驗照片 69
照片3-17 溫度變化試驗照片 69
照片3-18定水頭透水係數測定儀 70
照片4-1 7L - N1 - 6秒10/30 111
照片4-2 7L - N1 - 6秒11/30 111
照片4-3 7L - N1 - 6秒12/30 111
照片4-4 7L - N1 - 6秒13/30 111
照片4-5 7L - N1 - 6秒14/30 111
照片4-6 7L - N1 - 6秒15/30 111
照片4-7 7L - N1 - 6秒16/30 112
照片4-8 7L - N1 - 6秒17/30 112
照片4-9 7L - N1 - 6秒18/30 112
照片4-10 7L - N1 - 6秒19/30 112
照片4-11 7L - N1 - 6秒20/30 112
照片4-12 7L - N1 - 6秒21/30 112
照片4-13 7L - P1 - 11秒25/30 112
照片4-14 7L - P 1 - 11秒26/30 112
照片4-15 7L - P 1 - 11秒27/30 113
照片4-16 7L - P 1 - 11秒28/30 113
照片4-17 7L - P 1 - 11秒29/30 113
照片4-18 7L - P 1 - 11秒30/30 113
照片4-19 7L - P 1 - 12秒1/30 113
照片4-20 7L - P 1 - 12秒2/30 113
照片4-21 7L - P 1 - 12秒3/30 113
照片4-22 7L - P 1 - 12秒4/30 113
照片4-23 7L - P 1 - 12秒5/30 114
照片4-24 7L - P 1 - 12秒6/30 114
照片4-25 C-20-0 114
照片4-26 C-20-5 114
照片4-27 C-20-10 114
照片4-28 C-20-15 114
照片4-29 C-20-20 115
照片4-30 C-20-25 115
照片4-31 C-20-30 115
照片4-32 C-20-35 115
照片4-33 C-20-40 115

參考文獻
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