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研究生:李易澤
研究生(外文):Li Yi Tse
論文名稱:聚酯加勁格網階段式潛變試驗之行為
論文名稱(外文):The Creep Behavior of Polyester Geogrids using the Stepped Isothermal Method
指導教授:謝啟萬謝啟萬引用關係
指導教授(外文):Chiwan Hsieh
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:土木工程系碩士班
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:198
中文關鍵詞:地工格網傳統長期潛變試驗階段式恆溫加速潛變試驗
外文關鍵詞:Long-term Creep TestStepped Isothermal MethodGeogridPolyester
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地工格網應用於工程上已行之多年,但國內對於地工格網之潛變行為文獻資料卻是少之又少,工程上設計時亦多採用國外之設計依據。因此本研究內容為針對國內廠商所生產之五種地工格網進行潛變行為之研究。
本研究採用國內廠商生產五種地工格網(A格網為400 kN/m針織聚酯地工格網、B格網為400 kN/m平織聚酯地工格網、C格網為300 kN/m平織聚酯地工格網、D格網為100 kN/m平織聚酯地工格網、E格網則為100 kN/m針織聚酯地工格網),進行傳統長期10000小時潛變試驗(ASTM D5262)及階段式恆溫加速潛變試驗(ASTM D6992),探討兩者試驗之間關係,以及針對階段式恆溫加速潛變試驗特性做一探討其性質。
研究結果顯示國內生產五種地工格網,A格網潛變模數為6571.13 kN/m、B格網潛變模數為3992.93 kN/m、C格網潛變模數為4596.76 kN/m、D格網潛變模數為1557.16 kN/m、E格網潛變模數為1873.28 kN/m。而10000小時傳統長期潛應變量介於0.94~1.31之間,且針織格網潛應變量高於平織格網。五種地工格網其潛變行為皆為初、中期潛變行為;而階段式恆溫加速潛變試驗特性其結果,試驗階段數需8階段以上、試驗溫度差10℃以下、試驗時間延時為10800秒且試驗終點溫度必須低於地工格網之玻璃轉移溫度(Tg),方可推估設計年限75年以上潛變行為;而國內生產之五種地工格網潛變折減係數初步推估約為1.39~1.61之間。最後將五種地工格網之傳統長期潛變試驗與階段式恆溫加速潛變試驗做一比較,發現其潛變行為非常密和且重疊,與前人研究文獻中並無不同之處,顯示傳統長期潛變試驗與加速潛變試驗是可行之方法。
The objectives of this study were to investigate the creep behavior and associated reduction factors for high strength Polyester geogrids. Five different types of polyester geogrids whose nominal tensile strengths varied from 100 to 400 kN/m were investigated. These geogrids were fabricated using knitting and woven techniques. Series of conventional long-term (ASTM D5262) and Stepped Isothermal Method (SIM, ASTM D6992) tests were performed to evaluate the long-term creep strain of these geogrids. The results of the conventional creep tests were used to evaluate the repeatability of the SIM test method. The results obtained from Ramp and Hold tests indicated that the elastic moduli were 6571 kN/m, 3993 kN/m, 4597 kN/m, 1557 kN/m, and 1873 kN/m, for geogrids Type A, B, C, D, and, E, respectively. The conventional long-term creep strains for 10,000 hours were varied from 1.32% and 0.83%. Knitted geogrids showed higher creep strains than that associated with woven geogrids. The long-term creep strains for the test geogrids were within primary and secondary creep regions. The results of SIM tests showed that a minimum of 8 steps with 10℃ step temperature and 10800-second step should be used in order to predict the creep behavior beyond 75-year design life for PET geogrids. The results obtained from SIM tests showed match good with the results obtained from long-term creep tests for woven geogrids. Based upon SIM test results obtained from the test geogrids, the creep rupture reduction factors varied from 1.39 to 1.61 for 75-year design life of the test geogrids.
目 錄
摘要…………………………………………………………………………..Ⅰ
Abstract………………………………………………………………………Ⅲ
誌謝…………………………………………………………………………..Ⅴ
目錄…………………………………………………………………………..Ⅵ
表目錄………………………………………………………………………XII
圖目錄……………………………………………………………………...XIII
第1章 緒論…………………………………………………………………..1
1.1研究動機與目的……………………………………………….….2
1.2研究內容……………………………………………………….….2
1.3論文架構……………………………………………………….….3
第2章 文獻回顧……………………………………………………………..4
2.1地工合成材料之介紹……………………………………………..4
2.2地工格網之介紹….……………………………………………….4
2.2.1地工格網之種類…………...………………………………5
2.2.2地工格網之工程特性……………………………………..9
2.2.3地工格網之應用…………….……………………………10
2.3高分子聚合物……………………………………………………12
2.3.1聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)…………………….12
2.3.2聚酯纖維(polyethylene terephthalate,PET)…………..15
2.3.3玻璃轉移溫度…………………………………………....18
2.3.4影響玻璃轉移溫度之因素………………………………20
2.3.5高分子聚合物物理性質試驗……………………………22
2.4潛變理論…………………………………………………………23
2.4.1聚合物之機械性質………………………………………23
2.4.2波茲曼疊加定律(Boltzmann Superposition Principle)…26
2.4.3時間-溫度疊加原理(Time-Temperature Superposition)..27
2.4.4階段式恆溫疊加法(Stepped Isothermal Method,SIM)...28
2.4.5長期潛變試驗測試法……………………………………29
2.4.6加速潛變試驗法(Stepped Isothermal Method,SIM).......29
2.4.7地工格網潛變折減係數之研究………………………….31
2.4.8前人研究地工合成材料之概況………………………….34
第3章 試驗儀器設備……………………………….……………………..41
3.1萬能試驗機………………………………………………………41
3.2示差掃描熱分析儀器(Differential Scanning Calorimeter
, DSC)……………………………………………………………43
3.3傳統長期潛變試驗儀器…………………………………………46
3.3.1本體結構………………………………………………….46
3.3.2分離式恆溫恆濕試驗機………………………………….45
3.3.3量測及顯示系統………………………………………… 46
3.3.4自動讀數系統…………………………………………….46
3.3.5不斷電系統…………………………………………….…46
3.4加速潛變試驗儀器………………………………………………50
3.4.1反力架…………………………………………………….50
3.4.2精密熱風循環烘箱……………………………………….50
3.4.3空油壓系統……………………………………………….50
3.4.4量測及顯示系統………………………………………….51
3.4.5自動讀數系統…………………………………………….51
第4章試驗方法……………………….…………………………………...53
4.1試驗材料…………………………………………………………53
4.2試驗方法…………………………………………………………54
4.2.1地工格網抗拉強度試驗………………………………….55
4.2.2單肋法…………………….………………………………55
4.2.3寬幅法…………………………………………………….55
4.3傳統長期潛變試驗……………………………………………....60
4.4階段式恆溫加速潛變試驗(Stepped Isothermal Method
,SIM)…………………………………………………………61
4.5潛變折減係數之分析…………………………………………...64
第5章 試驗結果與討論…………………………………………………...65
5.1地工格網之玻璃轉移溫度(Tg)…………………………………65
5.2快速加載及恆荷重(極短期)潛變試驗(Ramp and Hold, R+H)……………………………………………………………67
5.3傳統長期潛變試驗………………………………………………71
5.3.1傳統長期潛變試驗結果………………………………….71
5.3.2傳統長期潛變率分析…………………………………….77
5.4階段式恆溫加速潛變試驗(SIM)………………………….…….79
5.4.1加速潛變試驗(SIM)之五種格網統合比較……………...86
5.5傳統與加速潛變試驗分析比較…………………………………89
5.6潛變折減係數(RFCR)推估………………………………………92
第6章 結論與建議………………………………………………………...94
6.1結論…………………………………………………………94
6.2建議…………………………………………………………94
參考文獻………………………………………………………………….....96
附錄A C格網R+H試驗結果……………………………………………101
附錄B D格網R+H試驗結果…………………………………………..104
附錄C 長期潛變試驗結果統合圖………………………………………107
附錄D C格網溫差10℃之SIM加速潛變試驗結果…………………...110
附錄E C格網溫差8℃之SIM加速潛變試驗結果………….................123
附錄F C格網階段時間(6小時)之SIM加速潛變試驗結果…………..128
附錄G D格網溫差10℃之SIM加速潛變試驗結果…………………..135
附錄H D格網溫差8℃之SIM加速潛變試驗結果……………………148
附錄I D格網階段時間(6小時)SIM加速潛變試驗結果……………...155
附錄J E格網溫差10℃之SIM加速潛變試驗結果…………………..162
附錄K A格網溫差10℃之SIM加速潛變試驗結果統合圖…………..173
附錄L B格網11℃之SIM加速潛變試驗結果統合圖…………………175
附錄M B格網溫差15℃之SIM加速潛變試驗結果統合圖…………..177
附錄N B格網溫差20℃之SIM加速潛變試驗結果統合圖…………..179
附錄O C格網溫差10℃之SIM加速潛變試驗結果統合圖…………..181
附錄P C格網溫差8℃之SIM加速潛變試驗結果統合圖…………….183
附錄Q C格網階段時間(6小時)之SIM加速潛變
試驗結果統合圖………………………………………………...185
附錄R E格網溫差10℃之SIM加速潛變試驗結果統合圖……………187
附錄S 60%UTS傳統長期潛變與加速潛變試驗統合圖……………….189
附錄T 65%UTS傳統長期潛變與加速潛變試驗統合圖………………192
附錄U 潛變折減係數(RFCR)推估圖…………………………………….195
作者簡介…………………………………………………………………...198
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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