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研究生:紀利想
研究生(外文):Li-Hsiang Chi
論文名稱:焚化飛灰混凝土應用在工程上可行性之研究
論文名稱(外文):The Study of Feasibility for Incinerator Fly Ash Concrete in Application of Engineering
指導教授:彭耀南彭耀南引用關係
指導教授(外文):Yaw-Nan Peng
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:土木工程系
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:117
中文關鍵詞:焚化飛灰蒸汽養護固化溶出重金屬TCLPMTCLP
外文關鍵詞:incinerator fly ashsteam curingsolidificationleachingheavy metalTCLPMTCLP
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本研究係將焚化飛灰,取代細骨材添加於混凝土之中,以探討各種養護條件下之物性。由試驗結果顯示,加入焚化飛灰會促進混凝土早凝、早強並提高強度。其最佳添加量為水泥重量之15% ~25%。將MTCLP溶出試驗重金屬溶出濃度,加起來合計之總濃度,仍低於現行規範TCLP溶出試驗之限定值,而且,抗壓強度也遠超過規範之要求,所以,焚化飛灰之再利用可行的。
The study is to evaluate the physical properties of concrete under different curing conditions when some of the sands in the concrete are replaced by incinerator fly ash. The result indicated that when the incinerator fly ash was added to concrete, it would make concrete set earlier, increase early strength, and increase strength. The optimal amount of additive is between 15 % ~ 25 % of the weight of cement. The MTCLP was used in evaluation of leaching of heavy metals. According to 10 independently performed MTCLP, the total amounts of heavy metal bleached were below the regulatory thresholds measured by TCLP. As for the compressive strength of all the concretes exceeded the regulatory thresholds requirement. Accordingly,
incinerator fly ash reused is feasible.
目 錄
頁次
中文摘要…………………………………………………………i
英文摘要…………………………………………………………ii
誌謝…………………………………………………………iv
目錄…………………………………………………………v
表目錄…………………………………………………………vii
圖目錄…………………………………………………………ix
照片目錄…………………………………………………………xi
一、前言……………………………………………………1
1.1研究動機………………………………………………1
1.2研究目的………………………………………………2
1.3研究流程………………………………………………2
二、文獻回顧………………………………………………4
2.1垃圾焚化生成物之危害與固化處理程序……………4
2.1.1焚化垃圾的生成物……………………………………4
2.1.2焚化飛灰之重金屬存在形態與危害性………………6
2.1.3焚化飛灰處理程序與固化方式………………………9
2.2焚化飛灰的卜作嵐反應與水泥水化反應……………11
2.2.1焚化飛灰的基本性質…………………………………11
2.2.2焚化飛灰的卜作嵐反應………………………………12
2.2.3水泥的製造與成份……………………………………13
2.2.4水泥的水化行為………………………………………14
2.2.5水泥水化產物對混凝土的影響………………………16
2.3蒸汽養護對水化作用與混凝土性質之影響…………17
2.3.1常壓蒸汽養護…………………………………………17
2.3.2高溫蒸汽養護對水化產物之影響……………………18
2.4強塑劑對水化作用與混凝土性質之影響……………19
2.4.1強塑劑的種類…………………………………………19
2.4.2強塑劑對水化作用之影響……………………………20
2.4.3強塑劑對混凝土性質之影響…………………………20
2.5水化作用之固化與溶出機制…………………………23
2.5.1水化作用之物理固化機制……………………………23
2.5.2水化作用之化學固化機制……………………………24
2.5.3水泥固化體之溶出機制………………………………25
三、研究計劃與試驗方法…………………………………29
3.1研究計劃………………………………………………29
3.1.1基本構想………………………………………………29
3.1.2研究規劃………………………………………………30
3.2試驗方法………………………………………………31
3.2.1試驗變數………………………………………………31
3.2.2試驗材料………………………………………………32
3.2.3試驗設備………………………………………………32
3.2.4配比與試體製作………………………………………34
3.2.5試驗項目………………………………………………36
四、試驗結果分析檢討……………………………………39
4.1焚化飛灰混凝土新拌性質……………………………39
4.1.1焚化飛灰混凝土之拌和性能…………………………39
4.1.2焚化飛灰添加量對坍流度之影響……………………40
4.1.3焚化飛灰添加量對凝結時間之影響…………………41
4.2正常養護下焚化飛灰混凝土之工程性質……………42
4.2.1焚化飛灰對混凝土早期強度之影響…………………42
4.2.2焚化飛灰添加量對劈裂強度之影響…………………43
4.2.3焚化飛灰添加量對耐久性之影響……………………43
4.3蒸汽養護對焚化飛灰混凝土工程性質之影響………43
4.3.1蒸汽催化對焚化飛灰混凝土抗壓強度之影響………43
4.3.2蒸汽催化對焚化飛灰混凝土劈裂強度之影響………44
4.3.3強塑劑對蒸汽催化焚化飛灰混凝土之影響…………44
4.4不同條件對焚化飛灰混凝土溶出特性之影響………44
4.4.1不同養護條件對PH值之影響………………………44
4.4.2不同養護條件對重金屬溶出特性之影響……………45
4.4.3相同養護條件下,配比對重金屬溶出特性之影響…47
4.4.4各種重金屬長期溶出趨勢……………………………48
4.4.5各種重金屬溶出量與資源再利用之可行性…………49
4.5焚化飛灰混凝土固化效能探討………………………51
4.5.1環境工程與土木工程對固化效能見解的差異………51
4.5.2焚化飛灰混凝土固化鉛離子效能評估………………51
4.5.3焚化飛灰混凝土固化鉻離子效能評估………………51
4.5.4焚化飛灰混凝土固化鎘離子效能評估………………52
4.5.5焚化飛灰混凝土固化鋅離子效能評估………………52
五、結論與建議……………………………………………53
5.1結論……………………………………………………53
5.2建議……………………………………………………54
參考文獻…………………………………………………………55
表 目 錄
表頁次
表1-1-1我國毐性事業廢棄物溶出試驗標準…………………61
表1-1-2國內固化中間處理相關規定…………………………62
表1-1-3垃圾焚化飛灰之化學主要組成 ……………………63
表2-2-1波特蘭水泥之成分及性質……………………………64
表3-1-1焚化飛灰混凝土配比表………………………………65
表3-1-2細骨材篩分析表………………………………………66
表3-1-3粗骨材篩分析表………………………………………67
表3-1-4粗、細骨材之物理性質………………………………68
表3-2-1正常養護之配比變數…………………………………69
表3-2-2蒸汽養護之配比變數…………………………………69
表3-2-3環工與土木對固化焚化飛灰之差異…………………70
表4-2-1抗壓強度成長數值表…………………………………71
表4-2-2不同齡期之強度成長率數值表………………………72
表4-2-3劈裂強度成長數值表…………………………………73
表4-2-4硫酸鹽侵蝕後抗壓強度折損表………………………74
表4-3-1不同蒸汽養護溫度下之抗壓及劈裂強度數值表……75
表4-4-1不同養護條件下.溶出液PH值數值表………………76
表4-4-2不同條件下鉛離子溶出濃度數值表…………………77
表4-4-3不同條件下鉻離子溶出濃度數值表…………………78
表4-4-4不同條件下鎘離子溶出濃度數值表…………………79
表4-4-5不同條件下鋅離子溶出濃度數值表…………………80
表4-4-6不同養護條件對各種重金屬溶出量之影響整體評估81
表4-4-7不同配比條件對重金屬溶出量之影響整體評估……82
表4-4-8各種重金屬長期溶出特性比較表……………………83
表4-5-1不同條件下鉛離子固化效益評估數值表……………84
表4-5-2不同條件下鉻離子固化效益評估數值表……………85
表4-5-3不同條件下鎘離子固化效益評估數值表……………86
表4-5-4不同條件下鋅離子固化效益評估數值表……………87
表4-5-5不同養護條件對各種重金屬固化效能整體評估……88
表4-5-6不同配比對各種重金屬固化效能之影響整體評估…89
圖 目 錄
頁次
圖4-1-1W/C=0.55時,不同焚化飛灰添加量對坍度之影響…90
圖4-1-2W/C=0.55時,不同焚化飛灰添加量對流度之影響…90
圖4-1-3W/C=0.65時,不同焚化飛灰添加量對坍度之影響…91
圖4-1-4W/C=0.65時,不同焚化飛灰添加量對流度之影響…91
圖4-1-5W/C=0.55時,不同焚化飛灰添加量對混凝土凝結
時間之影響……………………………………………92
圖4-1-6W/C=0.65時,不同焚化飛灰添加量對混凝土凝結
時間之影響……………………………………………92
圖4-2-1W/C=0.55時,不同焚化飛灰添加量對早期強度之
影響……………………………………………………93
圖4-2-2W/B=0.65時,不同焚化飛灰添加量對早期強度之
影響……………………………………………………93
圖4-2-3W/C=0.55時,不同焚化飛灰添加量之強度成長曲
線………………………………………………………94
圖4-2-4W/C=0.65時,不同焚化飛灰添加量之強度成長曲
線………………………………………………………94
圖4-2-5W/C=0.55時,不同焚化飛灰添加量對劈裂強度之
影響……………………………………………………95
圖4-2-6W/C=0.65時,不同焚化飛灰添加量對劈裂強度之
影響……………………………………………………95
圖4-2-7W/C=0.55時,受硫酸鹽侵蝕後混凝土抗壓強度折
損率……………………………………………………96
圖4-2-8W/C=0.65時,受硫酸鹽侵蝕後混凝土抗壓強度折
損率……………………………………………………96
圖4-3-1W/C=0.55時,不同養護溫度對抗壓強度之影響… 97
圖4-3-2W/C=0.65時,不同養護溫度對抗壓強度之影響……97
圖4-3-3W/C=0.55時,不同養護溫度對劈裂強度之影響……98
圖4-3-4W/C=0.65時,不同養護溫度對劈裂強度之影響……98
圖4-4-1W/C=0.55 時,不同養護條件對PH值之影響……… 99
圖4-4-2W/C=0.65 時,不同養護條件對PH值之影響……… 99
圖4-4-3正常養護28天對PH值之影響…………………………100
圖4-4-465℃低溫蒸汽養護對PH值之影響……………………100
圖4-4-5180℃高溫蒸汽養護對PH值之影響………………… 101
圖4-4-6W/C=0.55時,不同養護條件對鉛離子溶出之影響…101
圖4-4-7W/C=0.65時,不同養護條件對鉛離子溶出之影響…102
圖4-4-8正常養護下,不同配比對鉛離子溶出之影響………102
圖4-4-965℃低溫蒸汽養護下,不同配比對鉛離子溶出之
影響……………………………………………………103
圖4-4-10180℃高溫蒸汽養護下,不同配比對鉛離子溶出
之影響……………………………………………… 103
圖4-4-11W/C=0.55時,不同養護條件對鉻離子溶出之影響…104
圖4-4-12W/C=0.65時,不同養護條件對鉻離子溶出之影響…104
圖4-4-13正常養護下,不同配比對鉻離子溶出之影響………105
圖4-4-1465℃低溫蒸汽養護下,不同配比對鉻離子溶出之
影響……………………………………………………105
圖4-4-15180℃高溫蒸汽養護下,不同配比對鉻離子溶出之
影響……………………………………………………106
圖4-4-16W/C=0.55時,不同養護條件對鎘離子溶出之影響…106
圖4-4-17W/C=0.65時,不同養護條件對鎘離子溶出之影響…107
圖4-4-18正常養護下,不同配比對鎘離子溶出之影響………107
圖4-4-1965℃低溫蒸汽養護下,不同配比對鎘離子溶出之
影響……………………………………………………108
圖4-4-20180℃高溫養護下,不同配比對鎘離子溶出之影響 108
圖4-4-21W/C=0.55時,不同養護條件對鋅離子溶出之影響…109
圖4-4-22W/C=0.65時,不同養護條件對鋅離子溶出之影響…109
圖4-4-23正常養護下,不同配比對鋅離子溶出之影響………110
圖4-4-2465℃低溫蒸汽養護下,不同配比對鋅離子溶出之
影響……………………………………………………110
圖4-4-25180℃高溫蒸汽養護下,不同配比對鋅離子溶出之
影響……………………………………………………111
圖4-5-1不同條件對鉛離子固化效能之影響 ……………… 111
圖4-5-2不同條件對鉻離子固化效能之影響 ……………… 112
圖4-5-3不同條件對鎘離子固化效能之影響 ……………… 112
圖4-5-4不同條件對鋅離子固化效能之影響……………… 113
照 片 目 錄
頁次
照片1傾斜式混凝土拌和機…………………………………114
照片2混凝土試體抗機………………………………………114
照片3蒸汽鍋爐………………………………………………115
照片4壓力容器………………………………………………115
照片5烘箱……………………………………………………116
照片6旋轉萃取器……………………………………………116
照片7原子吸收光譜儀………………………………………117
照片8不銹鋼壓力過器………………………………………117
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