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研究生:陳俊欽
研究生(外文):Jin Chen
論文名稱:爐石取代部分水泥對流動性混凝土質流性質與工作性之影響
論文名稱(外文):Effects of Partial Replacement of Cement by Slag on the Rheological Property and Workability of Flowable Concrete
指導教授:顏聰顏聰引用關係
指導教授(外文):Tsong Yan
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:質流
外文關鍵詞:rheology
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波索蘭材料常添加於兼具高流動性、高強度以及良好耐久性之高性能混凝土製造上。波索蘭材料的種類甚多,其中,爐石是高爐煉鐵過程中的副產品,其化學成分穩定,具有波索蘭反應特性。本文目的在探討爐石取代水泥對流動混凝土新拌性質的影響。研究上針對水膠比為0.4、0.5及0.6的混凝土,以爐石取代水泥比例為試驗變數,分別取為0、10、20、30、40、60%。工作性測定以質流試驗為主,另輔以坍度儀試驗、V型及L型流度儀試驗。
研究結果顯示,爐石在高水膠比與低水膠比時對工作性的影響並不相同。高水膠比所使用的水量較多,各骨材之間有足夠的水分以供潤滑,爐石在此時提供適當的黏滯性提升,可對工作性產生顯著的正面助益;但在低水膠比時,爐石量愈多,漿體將愈為黏稠,爐石本身因斥水效應所產生的游離水將不足以潤滑骨材表面,導致過於乾澀而無法流動。就爐石取代量而言,對0.4水膠比的混凝土,若著重於工作性考量,建議可達30 %;若以28天抗壓強度或長期強度為考量時,爐石取代量可達30 %。至於0.5、0.6水膠比者,其爐石取代量則以20 %為宜。
Pozzolanic materials are often added into the process of high performance concrete (HPC). Slag is a by-product of iron-smelting in the blast furnace, and has stable chemical components and pozzolanic properties. This research intends to investigate the effect of slag on the flowability of flowable concrete.The water-binder ratio of concrete was slected as 0.4,0.5 and 0.6. The substitute ratio of slag in cement was the only variable, and designed to be 0, 10, 20, 30, 40 and 60%. By experiment the rheology test was adopted as major method to determine the workability of fresh concrete, while the slump test, V-funnel test, L-funnel test, were also conducted for comparison.
Test results show that the effects of slag on workability are different for concrete with different water-cementitious ratio. The concrete of higher water-binder ratio can content more water that provide all components of concrete sufficient water for smoothening, while the slag will enhance the proper viscosities in concrete thus produce positive assist for the workability of concrete. The concrete containing more slag for lower water-binder ratio will make the paste more adhesive, where Free water will not be sufficient to smoothen the surface of aggregate in concrete. This results in a concrete too dry and unflowable. As to the substitute ratio of slag, it is recommended to be 30% for concrete with 0.4 water-binder ratio, and 20% for concrete with water-binder ratio of 0.5 and 0.6 respectitively.
目 錄
摘要……………………………………………………… Ⅰ
ABSTRACT……….……………………………………. Ⅱ
目 錄………….………………………………………... Ⅲ
表 目 錄………………………………………………… Ⅴ
圖 目 錄………………………………………………… Ⅵ
照片目錄………………………………………………… Ⅶ
第一章 緒論
1-1 前言………………………………………………1
1-2 研究目的與方法………………………………..2
第二章 文獻回顧
2-1 爐石特性與應用…….……………….…………4
2-1-1 爐石的來源、種類及用途…………………………4
2-1-2 爐石的化學成分及物理性質………………………5
2-1-3 爐石在混凝土中的反應機理………………………6
2-2 混凝土工作性與試驗法……...……………… 7
2-2-1 工作性的定義與量測………………………………7
2-2-2 工作性量測儀器的原理……………………………8
2-3 爐石對新拌混凝土工作性的影響………..…. 10
2-4 爐石對硬固混凝土力學性質的影響………… 12
第三章 試驗計畫
3-1 試驗項目…………………………..….……… 19
3-2 試驗材料…………………………..….……… 19
3-3 混凝土配比…………………..……….……… 20
3-4 試驗方法與設備………………………..….… 21
第四章 試驗結果分析與討論
4-1 TRM質流試驗結果……………………………… 36
4-1-1 各水膠比混凝土之試驗結果……………………..36
4-1-2 質流試驗之綜合分析………………….…….…..38
4-2 坍度、坍流度之試驗結果………………………40
4-3 V型、L型流度儀之試驗結果……………………41
4-4 抗壓強度分析比較……………………………..43
4-5 最適爐石取代量之建議…………………………44
第五章 結論與建議
5-1 結論………………………………………………74
5-2 建議………………………………………………76
表 目 錄
表2-1 高爐水泥化學成份表……………………………14
表2-2 水淬爐渣的化學成分規定表……………………15
表2-3 水淬爐渣的物理性質規定表……………………16
表2-4 常見的混凝土工作性試驗法……………………17
表3-1 水泥性質…………………………………………25
表3-2 爐石的化學成分與物理性質……………………26
表3-3 粗、細骨材之基本性質…………………………27
表3-4 混凝土之試驗變數………………………………28
表3-5 混凝土配比………………………………………29
表4-1 空氣含量與單位重試驗結果……………………46
表4-2 質流試驗結果……………………………………47
表4-3 混凝土之坍度與坍流度試驗結果……………. 48
表4-4 V型與L型流度儀試驗結果………………………49
表4-5 抗壓強度試驗結果………………………………50
圖 目 錄
圖1-1 研究流程圖……………………………………..3
圖2-1 爐石生產過程示意圖……………………………18
圖2-2 爐石的一般用途…………………………………18
圖3-1 V型漏斗試驗儀示意圖………………………….30
圖3-2 L型流度試驗儀形狀尺寸示意圖……………… 30
圖3-3 空氣含量氣量計略圖……………………………31
圖4-1 0.4系列各組在各時間點之降伏應力柱狀圖… 51
圖4-2 0.4系列各組在各時間點之塑性黏滯係數柱狀圖…. 51
圖4-3 0.4系列各組在各時間點之降伏應力折線圖………. 52
圖4-4 0.4系列各組在各時間點之塑性黏滯係數折線圖…. 52
圖4-5 0.5系列各組在各時間點之降伏應力柱狀圖………. 53
圖4-6 0.5系列各組在各時間點之塑性黏滯係數柱狀圖…. 53
圖4-7 0.5系列各組在各時間點之降伏應力折線圖………. 54
圖4-8 0.5系列各組在各時間點之塑性黏滯係數折線圖…. 54
圖4-9 0.6系列各組在各時間點之降伏應力柱狀圖………. 55
圖4-10 0.6系列各組在各時間點之塑性黏滯係數柱狀圖…. 55
圖4-11 0.6系列各組在各時間點之降伏應力折線圖……….56
圖4-12 0.6系列各組在各時間點之塑性黏滯係數折線圖…. 56
圖4-13 各組降伏應力與塑性黏滯係數之散佈圖…………… 57
圖4-14 各組0分鐘水膠比、爐石取代比率與降伏應力之三相圖
......................................................57
圖4-15 各組30分鐘水膠比、爐石取代比率與降伏應力之三相圖
......................................................58
圖4-16 各組60分鐘水膠比、爐石取代比率與降伏應力之三相圖
......................................................58
圖4-17 各組0分鐘水膠比、爐石取代比率與塑性黏滯係數之三相圖
......................................................59
圖4-18 各組30分鐘水膠比、爐石取代比率與塑性黏滯係數之三相圖
......................................................59
圖4-19 各組60分鐘水膠比、爐石取代比率與塑性黏滯係數之三相圖
......................................................60
圖4-20 0.4水膠比系列各組之坍度柱狀圖…………………. 61
圖4-21 0.4水膠比系列各組之坍流度柱狀圖………………. 61
圖4-22 0.5水膠比系列各組之坍度柱狀圖…………………. 62
圖4-23 0.5水膠比系列各組之坍流度柱狀圖………………. 62
圖4-24 0.6水膠比系列各組之坍度柱狀圖…………………. 63
圖4-25 0.6水膠比系列各組之坍流度柱狀圖………………. 63
圖4-26 降伏應力與坍度關係圖……………………………… 64
圖4-27 降伏應力與坍流度關係圖…………………………… 64
圖4-28 塑性黏滯係數與坍度關係圖………………………… 65
圖4-29 塑性黏滯係數與坍流度關係圖……………………… 65
圖4-30 0.4水膠比L型流度儀最終流距圖…………………… 66
圖4-31 0.4水膠比L型流度儀平均流速圖…………………… 66
圖4-32 0.4水膠比V型流度儀流速圖……………………….. 67
圖4-33 0.5水膠比L型流度儀最終流距圖…………………… 67
圖4-34 0.5水膠比L型流度儀平均流速圖…………………… 68
圖4-35 0.5水膠比V型流度儀流速圖……………………….. 68
圖4-36 0.6水膠比L型流度儀最終流距圖…………………… 69
圖4-37 0.6水膠比L型流度儀平均流速圖…………………… 69
圖4-38 0.6水膠比V型流度儀流速圖……………………….. 70
圖4-39 0.4水膠比系列混凝土之抗壓強度柱狀圖…………. 71
圖4-40 0.5水膠比系列混凝土之抗壓強度柱狀圖…………. 71
圖4-41 0.6水膠比系列混凝土之抗壓強度柱狀圖…………. 72
照 片 目 錄
照片3-1 強制式雙軸拌合機………….………………………. 32
照片3-2 坍度試驗設備………….……………………………. 32
照片3-3 V型漏斗試驗儀………….………………………….. 33
照片3-4 L型流度試驗儀………….………………………….. 34
照片3-5 TRM質流測儀主機………….………………………. 34
照片3-6 扭力感應器、控制單元及資料擷取系統…………… 35
照片3-7 空氣含量B型氣量計略圖…………………………... 35
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