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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許聰文
研究生(外文):Shu Tsung
論文名稱:垃圾焚化飛灰之熔碴粉對混凝土工程性質之影響
論文名稱(外文):Effects of slag powder of fly ash from incineration furnaces on engineering properity of concrete
指導教授:蘇南蘇南引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:營建工程系碩士班
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:2004
畢業學年度:92
語文別:英文
論文頁數:178
中文關鍵詞:抗壓強度再生利用工作性卜作嵐反應焚化飛灰熔渣粉
外文關鍵詞:slag powderPozzolan reactionincineration fly ash
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垃圾經焚化後產出大量灰燼(含底灰及飛灰約4000公噸/每日),灰燼中之焚化飛灰,其重金屬的溶出高於規定限值,屬有害廢棄物,應單獨收集處理,必須經固化或中間處理才能做最終處置,或資源再生利用以達永續發展趨勢;採高溫熔融技術處理,對於環境保全、零污染物質排出,廢棄物再生利用是最有效的方法之一;垃圾焚化飛灰之熔渣粉其物理的、化學的性質皆優良,為無毒、安定之可利用的混凝土材料;本研究係將垃圾焚化飛灰經高溫( 1100℃)熔融處理後之熔渣,經研磨成細粉取代混凝土之水泥,探討混凝土早、晚期強度之變化、及其耐久性、工作性和重金屬之溶出量,並以微觀性質佐證之,判定其是否具有卜作嵐反應。本研究結果為:(一)將有害廢棄物,予以資源再生利用,用於混凝土是可行的。(二)兼具環保及生態性。(三)熔渣粉取代水泥,可疏解水泥開發及供給壓力。(四)焚化飛灰之熔渣粉取代水泥,可改善混凝土早期強度(>純水泥28%),以高水膠比W/B=0.70混凝土早期強度可達 110-128%。(五)焚化飛灰熔渣粉取代水泥,具卜作嵐反應(91.2%),可提高工作性(坍/流度≒0.4),耐久性於W/B≦0.58時達90%之抗壓強度;熔渣粉取代率建議以≦10%為佳。
Incinerated garbage produce a great amount of ashes( about 4,000 ton/per day, including bottom ashes and fly ashes). It is so-called toxic waste because the value of leaching of the heavy metal in the incineration-fly ash of the ashes is higher than the standard. Thus, in order to do final settlement, it should be collected and handled alone accompany with intermediate process.
Resources regenerating and reusing is trend of sustainable development. to deal with high temperature(1100℃)melting technology. This is one of the most effective solution in circumstance of environment security and discharge no polluted matters. The physical and chemical properity of fusion slag is excellent enough to be an useful material of construction. The study is a test of slag powder ,made from garbage incineration fly ashes that has been processed by high temperature melting method .to substitute cement with slag powder in the concrete .To explore its mechanical and durable properties of concrete and heavy metal leakage. whether it has Pozzolan reaction or not. with the proof of microscopic view . Meanwhile apply different substitute ratio in the concrete to inspect the different changes of compression strength of the concrete at all curing stage in order to study its durability and workability,The experimental result of this study would be :(1)To regenerate and reuse the toxic wastes as resources and To utilize for the concrete are feasible(2)To have both environmental protection and eco-friendly (3)To substitute cement with slag powder could greatly slow down the pressure of the shortage of cement in Taiwan(4)To substitute cement with slag powder as to improve strength of the concrete at early stage,Having strength of the concrete at early stage(110~128%)in S0.70.With slag powder as having Pozzolan reaction(91.2%)to increase workability (sl/sf≒0.4).and durability of the concrete is 90% in W/B≦0.58.To decide the best value of the substitute ratio of slag powder is ≦10%。
目錄……………………………………………………………………i
中文摘要………………………………………………………………iv
英文摘要………………………………………………………………v
誌謝………………………………………………………………… vii
表目錄……………………………………………………………… viii
圖目錄………………………………………………………………… X
目錄
第一章 緒 論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究之重要性 3
1.4國內外相關研究情形 3
1.5 研究方法 4
1.5.1 研究流程 4
1.5.2 研究計畫 6
1.5.3 研究步驟 7
1.6 研究進度 9
第二章 文獻回顧 10
2.1 都市焚化飛灰 10
2.1.1 灰燼來源 10
2.1.2 焚化飛灰物化性質 13
2.2 焚化飛灰重金屬特性及固化技術 15
2.2.1 水泥固化法 17
2.2.2 化學藥劑法 18
2.2.3 各種中間處理法優缺點 20
2.2.4 高溫熔融處理法 22
2.3 高溫熔融處理 22
2.3.1 熔融目的 23
2.3.2 熔融處理之特色 23
2.3.3 熔融理論 24
2.3.4 影響熔融因素 24
2.3.5 熔融過程對焚化飛灰重金屬揮發之行為 27
2.3.6 熔碴種類 27
2.3.7 熔碴之資源化 28
2.4 水泥組成成分和水化作用 31
2.4.1 水泥化學成分及特性 31
2.4.2 水泥水化機理及特性 35
2.4.3 水泥的水化作用 36
2.4.4 水泥水化產物對強度的影響 39
2.5 卜作嵐材料 42
2.5.1 卜作嵐反應 42
2.5.2 飛灰與氫氧化鈣之卜作嵐反應 42
2.6 孔隙結構與強度關係 45
2.7 掃瞄式電子顯微鏡(SEM) 46
2.8 熱重分析(TG) 48
2.9 X光粉末繞射(XRD) 49
2.10 飛灰熔碴對混凝土之影響 50
2.10.1 工作度 50
2.10.2 泌水現象 51
2.10.3 凝結時間 51
2.10.4 熔碴水泥漿體之抗壓強度 52
2.10.5 體積穩定性 54
2.10.6 熔碴混凝土之單軸抗壓強度 54
2.10.7 靜彈性模數 55
2.10.8 抗劈裂強度 55
2.11 混凝土耐久性 55
2.11.1 化學性侵蝕 56
2.12 毒性特性熔出 59
第三章 研究方法與試驗計劃 60
3.1 焚化飛灰及熔碴粉混凝土配比設計 60
3.2 試驗流程圖 63
3.3 試驗材料 64
3.4 試驗設備 64
3.5 焚化飛灰高溫熔融處理流程 72
3.6 焚化飛灰或焚化飛灰熔碴粉之混凝土試驗 73
3.6.1 新拌性質實驗 73
3.6.2 抗壓試驗 74
3.6.3 抗劈裂強度試驗 75
3.6.4 耐久試驗 75
3.6.5 吸水率試驗 76
3.7 微觀試驗 76
3.7.1 熱重分析(TG)試驗 77
3.7.2 掃瞄式電子顯微鏡(SEM)試驗 79
3.7.3 X光粉末繞射(XRD)試驗 79
3.8 毒性特性熔出試驗 79
第四章 試驗結果及討論 81
4.1 基本性質試驗 81
4.1.1 物理性質 81
4.1.2 化學性質 82
4.1.3 毒性溶出試驗 83
4.1.4 卜作嵐活性指數 84
4.2 新拌性質試驗結果與分析 85
4.2.1 坍流度試驗 85
4.2.2 凝結時間 89
4.3 抗壓強度試驗結果與分析 91
4.3.1 焚化飛灰或焚化飛灰熔碴粉之抗壓強度發展 91
4.3.2 焚化飛灰或焚化飛灰熔碴粉對抗壓強度之影響 94
4.3.3 養護齡期對抗壓強度之影響 100
4.3.4 取代量對抗壓強度之影響 104
4.3.5 水膠比與抗壓強度之關係 104
4.4焚化飛灰熔碴粉混凝土之抗劈裂強度 109
4.5焚化飛灰熔碴粉對混凝土耐久性之影響 112
4.6焚化飛灰熔碴粉混凝土之吸水率試驗 115
4.7焚化飛灰熔碴粉之資源再利用可行性分析 118
4.8 微觀分析 119
4.8.1 燒失法分析漿體之水化膠體成長現象 119
4.8.2 X光繞射(XRD)微觀結果分析 127
4.8.3 SEM電子顯微鏡微觀結果分析 153
第五章 結論與建議 170
5.1 結論 170
5.2 建議 172
參考文獻 173
自傳 178
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