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研究生:翁明偉
研究生(外文):Ming Wei Weng
論文名稱:脫硫渣與水淬爐石資源化於無水泥CLSM可行性之研究
論文名稱(外文):The Feasibility of Desulfurization/Granulated Slag Resources Recovery on the Controlled Low Strength Material WithoutPortland Cement
指導教授:郭文田郭文田引用關係
指導教授(外文):Wen-Ten Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:土木工程與防災科技研究所
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:煉鋼脫硫渣水淬爐石無卜特蘭水泥高流動性低強度材料
外文關鍵詞:desulfurization slaggranulated slagconcrete without PortlandControlled Low Strength Material(CLSM)
相關次數:
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中鋼煉鋼脫硫渣於國內係屬於可利用之一般事業廢棄物,由於其具有高pH值、重金屬含量低、高CaO含量並且化學成分近似卜特蘭水泥,就資源化而言將有充當水淬爐石粉進行卜作嵐反應所需之鹼性觸媒。
本研究以水淬爐石粉與脫硫渣粉作為膠結材料,拌合產製無卜特蘭水泥之水淬爐石粉/脫硫渣粉砂漿以及高流動性低強度材料(CLSM);並試圖以脫硫渣骨材取代天然骨材探討其應用於水泥混凝土之可行性。首先對各項材料之基本性質、成分及微觀性質進行分析;進而對水淬爐石粉/脫硫渣粉砂漿以及CLSM之新拌行為、硬固性質、晶相微觀進行分析,以探討脫硫渣資源化於CLSM之可行性。
研究結果顯示脫硫渣可提供足夠鹼性環境,使水淬爐石粉進行卜作嵐反應產生強度。增加水淬爐石粉用量及細度可縮短凝結時間,而增加脫硫渣粉用量則可使初終凝時間差縮短。抗壓強度隨脫硫渣粉增加及脫硫渣骨材取代天然骨材而降低,而脫硫渣骨材拌製之砂漿,28天齡期強度為42~104 kgf/cm2,大部份可符合28天齡期強度不超過84 kgf/cm2之CLSM定義。透過掃描式電子顯微鏡(SEM)與X光繞射(XRD)分析,水化產物以碳酸鈣、鋁鎂矽酸鈣結晶物以及網狀連續膠體為主,而強度則與Ca(OH)2多寡及水化產物轉變成C-S-H膠體是否受限有關。本研究所拌製CLSM之初凝時間為7~12.5小時,皆符合一般型制式CLSM之要求,並且具有發展成早強型CLSM之潛力;而坍度可達24~28 cm,坍流度可達49.5~84.0 cm,而齡期28天抗壓強度則介於15~27 kgf/cm2,皆符合非制式CLSM之要求,並且後期強度增幅微小,因此符合CLSM易再開挖之精神。研究結果證明脫硫渣與水淬爐石可資源化於無水泥混凝土,並且實際運用於CSLM。
Desulfurization slag, steel-making procedure in The Chinese Steel Company, is the general industrial wastes that can utilize again. It can be regarded as the soda catalyst of granulated slag to proceed pozzolanic reaction, because which is a material of the high pH, content of the heavy metal is rare, content of high CaO and compositions are similar to portland cement.
This investigate is an experimental studies of slag cement mortar/CLSM made with granulated/desulfurization slag and without Portland cement, and the natural aggregate be replaced with desulfurization slag aggregate. The important physical-chemical properties needed to be analyzed, including fundamental properties, composition and micro nature of the material, and fresh, hardening, and micro-structure of slag cement mortar/CLSM.
The test results show that desulfurization slag can offer enough soda environment, make granulated slag proceed pozzolanic reaction. The content and fineness of granulated slag increased will cause quick setting. And content of desulfurization slag will shorten the spacing interval of initial and final setting time. In addition, the mortar which made with stone, at 28-days compressive strength reaches 42~104 kgf/cm2. The majority can accord with CLSM that 28-days compressive strength does not exceed 84 kgf/cm2. Observation of SEM and XRD, hydrate is mainly calcium carbonate, C-A-M-S crystal and continuous netted gel. And influence of compressive strength is about with whether or not be restrained changed hydrate into C-S-H gel and content of Ca(OH)2. Initial setting time of CLSM is between 7~12.5 hours, it accords with the regulation of normal CLSM. Slump, slump flow and 28-days compressive strength is between 24~28 cm, 49.5~84.0 cm, and 15~27 kgf/cm2 respectively, it accords with the regulation of non-normal CLSM. And the compressive strength increasing degree of later age is small. It accords with the definition of easy re-excavate of CLSM. So the result of study proves the all right recycle treatment of granulated slag and desulfurization slag is in concrete without Portland cement, and applies to CSLM actually.
目 錄
摘要 i
Abstract iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 x
圖目錄 xii
第一章 緒論 1
1-1 研究計畫背景 1
1-2 研究目的及範圍 2
1-3 研究方法及流程 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 中鋼水淬爐石及脫硫渣之可利用性評估 4
2-2 水淬爐石(Granulated Blast-Furnace slag、Water-Quenched Slag, WQS) 5
2-2-1 水淬爐石的來源 5
2-2-2 水淬爐石資源化概況 6
2-2-3 水淬爐石組成及特性 8
2-2-4 水淬爐石水化機理 10
2-3 脫硫渣(De-Sulphurized Slag) 16
2-3-1 脫硫渣來源 16
2-3-2 脫硫渣資源化概況 17
2-3-3 脫硫渣組成特性 18
2-4 脫硫渣/水淬爐石膠結材料 20
2-5 高流動性低強度混凝土(Controlled Low Strength Material, CLSM) .23
2-5-1 CLSM定義 23
2-5-2 CLSM組成材料與特性 23
2-5-3 國內CLSM相關規範 24
第三章 研究計畫 28
3-1 研究用材料 28
3-1-1 膠結材料 28
3-1-2 骨材 30
3-2 研究方法 30
3-2-1 水淬爐石粉/脫硫渣粉漿體及砂漿 30
3-2-2 水淬爐石粉/脫硫碴混凝土 34
3-2-3實驗流程 36
3-2-4 實驗項目 39
第四章 結果與討論 45
4-1 研究用材料基本性質 45
4-1-1 研究用材料之物理性質分析 45
4-1-2 研究用材料之化學及微觀性質分析 49
4-2 WQS/DS-P砂漿新拌及硬固性質 55
4-2-1 凝結時間試驗 55
4-2-2 標準流度試驗 59
4-2-3 抗壓試驗 61
4-2-4 砂漿工程性質綜合討論 78
4-3 WQS/DS-P漿體微觀性質 79
4-3-1 掃瞄式電子顯微鏡分析(SEM) 79
4-3-2 X光粉體繞射分析(XRD) 102
4-4 CLSM新拌及硬固性質 105
4-4-1 坍度及坍流度試驗 105
4-4-2 單位重試驗 108
4-4-3 凝結時間試驗 111
4-4-4 抗壓試驗 113
4-4-5 脫硫渣與水淬爐石粉用於CLSM可行性之評估 115
第五章 結論與建議 117
5-1 結論 117
5-2 建議 118
參考文獻 119
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