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研究生:黃俊豪
論文名稱:高速鐵路結構回填料替代工法之探討
指導教授:吳淵洵
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:土木工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:143
中文關鍵詞:山級配結構回填CLSM高速鐵路回填材料流填料
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本研究依據配方強度材料(Controlled Low Strength Materials ,CLSM)設計原則,並參考自充填混凝土的材料特性,以頭前溪附近的山級配為基本材料,依照不同比例的水和膠結材料拌合,設計一種具有自流性且符合高速鐵路結構回填強度要求的材料。相較於傳統回填工法,山級配流填料具有不須夯實、施工簡捷、高承載力與低沈陷量的優點,也能解決河川砂石材料日益缺乏的問題。本研究內容主要為依照配比設計灌製試體,以大地工程觀念,應用實驗室試驗的方式探討級配流填料的工程性質。實驗項目包括流動性、泌水率、單軸強度、早強性、承載力、滲透性、壓縮性及不同型式之載重試驗,藉以評估其實際運用的可行性。
依據實驗結果,使用一般型水泥級配流填料灰水比0.7,水固比0.23;污泥固化劑級配流填料灰水比0.4,水固比0.25之設計配比可符合高鐵結構回填規範之要求。早強型水泥級配流填料添加5%矽酸鈉與污泥固化劑級配流填料添加3%氯化鈣後,早期強度能夠在4小時內產生1.0kg/cm2以上的強度,對於需要在短時間完成的工程有所助益。在大地工程性質試驗方面,一般型及早強型級配流填料滲透性皆可達到10-6~10-7 cm/sec;CBR值等同於碎石級配料(GW)之試驗值;壓縮性均十分微小,近似非常緊密(Very Dense)之砂礫性土壤;但在承載後之初期應變量較高,應予進一步加以探討。
整體而言,級配流填料在經過適當的配比設計後,能夠達到高鐵所規範的強度,流動性也能控制在合適的範圍,在添加如矽酸鈉、氯化鈣等化學摻料後,亦可使試體的強度提早發生,其滲透性、承載力、壓縮性皆符合回填工程之需求。
摘要……………………………………………………………………………I
目錄……………………………………………………………………………II
圖目錄…………………………………………………………………………VI
表目錄………………………………………………………………………XII
第一章 緒論……………………………………………………………………1
1.1 研究背景…………………………………………………………………1
1.2 研究目的…………………………………………………………………2
1.3 研究方法與流程…………………………………………………………2
1.4 論文內容…………………………………………………………………2
第二章 文獻回顧………………………………………….……………….…4
2.1 國內外填方材料的發展……………………………………………….…4
2.1.1 傳統回填材料……………………………………………….…….…4
2.1.1.1 定義…………………………………………………………..….…4
2.1.1.2 特性……………………………………………………………...…4
2.1.1.3 應用…………………………………………………………..….…4
2.1.2 配方強度材料…………………………………………….……….…6
2.1.2.1 定義…………………………………………………………..….…6
2.1.2.2 特性………………………………………………………..…….…6
2.1.2.3 應用……………………………………………………………...…7
2.1.3 自充填混凝土………………………………………………….…….9
2.1.3.1 定義………………………………………………………….…..…9
2.1.3.2 特性……………………………………………………………...…9
2.1.3.3 應用…………………………………………………………….…10
2.1.4 高性能混凝土…………………………………………………………11
2.1.4.1 定義…………………………………………………………….…12
2.1.4.2 特性…………………………………………………………….…12
2.1.4.3 應用…………………………………………………………….…14
2.1.5 流動化處理土…………………………………………………………14
2.1.5.1 定義…………………………………………………………….…14
2.1.5.2 特性…………………………………………………………….…14
2.1.5.3 應用………………………………………………………….……15
2.1.6 飛灰流填料……………………………………………………………16
2.1.6.1 定義……………………………………………………….………16
2.1.6.2 特性…………………………………………………...….…….17
2.1.6.3 應用……………………………………………………….....…18
2.1.7 砂、黏土自流性填方材料……………………………………………19
2.1.7.1 定義……………………………………………………………….19
2.1.7.2 特性……………………………………………………………….19
2.2 自流性級配料之考慮參數…………………………………….…..…21
2.2.1 膠結材料……………………………………………………….…...21
2.2.2 級配料………………………………………………………….…...23
2.2.3 拌合水………………………………………………………….…...24
2.2.4 添加化學摻料………………………………………………….…...24
2.2.4.1 氯化鈣、矽酸鈉………………………………………..……...24
2.2.4.2 強塑劑………………………………………………………….…24
2.3 級配固化之工程性質……………………………………………...…25
2.3.1 強度……………………………………………………………………25
2.3.2 滲透性…………………………………………………………………25
2.3.3 壓縮性…………………………………………………………………26
2.4 流動化填方材料之考量因素………………………………………...26
2.4.1 拌合方式………………………………………………………………26
2.4.2 流動性…………………………………………………………………26
2.4.3 強度……………………………………………………………………27
2.4.4泌水率……………………………………………………………….…27
2.4.5 早強性…………………………………………………………………27
第三章 研究計畫與試驗方法、設備………………………………………40
3.1 研究計畫………………………………………………………...……40
3.1.1 研究方法………………………………………………………………40
3.1.2 試驗材料………………………………………………………………41
3.1.2.1 級配料………………………………………………………….…41
3.1.2.2 膠結材料……………………………………………………….…41
3.1.2.3 化學摻料……………………………………………………….…41
3.1.2.4 拌合水………………………………………………………….…42
3.1.3 研究架構………………………………………………………………42
3.2 基本物理性質試驗………………………………………………...…42
3.3 級配流填料之配比設計試驗……………………………………...…43
3.3.1 流動性試驗………………………………………………………43
3.3.1.1 試驗儀器設備………………………………………………….…43
3.3.1.2 試體製作…………………………………………………….……43
3.3.1.3 試驗方法………………………………………………………….44
3.3.1.4 流動性試驗標準………………………………………………....44
3.3.2 泌水率試驗………………………………………………………...44
3.3.2.1 試驗儀器設備……………………………………………………44
3.3.2.2 試體製作…………………………………………………………44
3.3.2.3 試驗方法…………………………………………………………44
3.3.3 單軸壓縮試驗…………………………………………………...…45
3.3.3.1 試驗儀器設備……………………………………………………45
3.3.3.2 儀器校正…………………………………………………………45
3.3.3.3 試體製作…………………………………………………………45
3.3.3.4 試驗方法…………………………………………………………45
3.3.3.5 單軸強度試驗標準………………………………………………45
3.3.4 凝結時間………………………………………………………...…46
3.3.4.1 試驗儀器設備……………………………………………………46
3.3.4.2 試體製作…………………………………………………………46
3.3.4.3 試驗方法…………………………………………………………46
3.3.4.4 早強作用試驗標準………………………………………………46
3.3.5 養護環境與養護齡期…………………………………………..….46
3.3.5.1 試驗儀器設備……………………………………………………47
3.3.5.2 試體製作…………………………………………………………47
3.3.5.3 試驗方法…………………………………………………………47
3.4 大地工程性質試驗…………………………………………………..…47
3.4.1 等壓循環載重試驗……………………………………………...…47
3.4.1.1 試驗儀器設備……………………………………………………47
3.4.1.2 試體製作…………………………………………………………47
3.4.1.3 試驗方法…………………………………………………………47
3.4.2 逐級增壓循環載重試驗………………………………………...…48
3.4.2.1 試驗儀器設備……………………………………………………48
3.4.2.2 試體製作…………………………………………………………48
3.4.2.3 試驗方法…………………………………………………………48
3.4.3 室內透水試驗…………………………………………………...…48
3.4.3.1 試驗儀器設備……………………………………………………48
3.4.3.2 試體製作…………………………………………………………48
3.4.3.3 試驗方法…………………………………………………………48
3.4.4 加州載重比試驗………………………………………………..….49
3.4.4.1 試驗儀器設備……………………………………………………49
3.4.4.2 試體製作…………………………………………………………49
3.4.4.3 試驗方法…………………………………………………………50
3.4.5 單向度壓密試驗…………………………………………………...50
3.4.5.1 儀器設備…………………………………………………………50
3.4.5.2 試體製作…………………………………………………………51
3.4.3.4 試驗方法…………………………………………………………51
第四章 試驗結果分析與探討………………………………………...…65
4.1 前言…………………………………………………………………..…65
4.2 基本性質試驗結果分析………………………………………………..65
4.3 級配流填料之配比設計試驗…………………………………………..66
4.3.1 流動性試驗結果分析……………………………………………...66
4.3.1.1 流動性與水固比之關係…………………………………………67
4.3.1.2 流動性與灰水比之關係…………………………………………67
4.3.1.3 流動性與添加膠結材料之關係…………………………………68
4.3.1.4 小結………………………………………………………………68
4.3.2 泌水率試驗結果分析……………………………………………...68
4.3.2.1 泌水率與水固比之關係…………………………………………68
4.3.2.2 泌水率與灰水比之關係…………………………………………69
4.3.2.3 小結………………………………………………………………69
4.3.3 單軸強度試驗結果分析…………………………………………...69
4.3.3.1 單軸強度與灰水比之關係………………………………………70
4.3.3.2 單軸強度與水固比之關係………………………………………70
4.3.3.3 單軸強度與養護齡期之關係……………………………………71
4.3.3.4 單軸強度與添加膠結材料之關係………………………………71
4.3.3.5 單軸強度與養護環境之關係……………………………………71
4.3.3.6 小結………………………………………………………………72
4.3.4 早強性試驗結果分析……………………………………………...73
4.3.4.1 早強性與試驗方法之關係………………………………………73
4.3.4.2 早強性與養護條件之關係………………………………………75
4.3.4.3 小結………………………………………………………………76
4.4 級配流填料之工程材料性質………………………………………..…76
4.4.1 滲透性…………………………………………………………...…76
4.4.2 承載力……………………………………………………………...77
4.4.3 不同載重之應力-應變關係……………………………………….…77
4.4.4 壓縮性……………………………………………………………...78
第五章 結論與建議……………………………………………………………….136
5.1 結論……………………………………………………………………136
5.2 建議……………………………………………………………………137
參考文獻………………………………………………………………...…139
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