臺灣博碩士論文加值系統

活性粉混凝土(RPC)優越的性質使其可能成為將來混凝土材料的明日之星，而高溫蒸壓養護(ACP)的製程可改善混凝土材料性質，因此，本研究嘗試將ACP應用於RPC養護製程中，並且以「化學鍵結水比」的觀念解釋RPC在ACP製程中強度的變化，探討RPC在養護過程中，養護環境不同(蒸氣，水中)所造成的差異，並且針對矽質粉體(矽灰，石英粉)的特性，進行ACP下，矽質粉體對RPC強度的影響。本研究的成果初步確認ACP對RPC性質提昇的助益，提供後續研究參考。
第一階段高溫與蒸壓養護流程試驗中，由結果可發現蒸壓養對於RPC強度有正面效益，其中約8小時的養護延時可提供RPC最高抗壓強度所需之能量，可將RPC強度由175.8MPa提升至215MPa左右；而化學鍵結水比與ACP延時亦成正比關係，隨著養護延時拉長而增加。養護方式試驗部份，發現「蒸氣」養護方式無論是在強度表現或水化特性上皆優於「水中」養護之試體，顯示以蒸氣直接進行ACP可擁有較高效益。
ACP養護之RPC強度與化學鍵結水比整理比較，證實在相同配比與相同堆積密度前提下，透過ACP養護流程不同所造成不同的化學鍵結水比與抗壓強度具有正相關，此一關係可間接說明RPC強度提升之原因。
第二部分矽質粉體含量研究方面，活潑卜作嵐粉體-矽灰於170℃蒸壓養護後強度與標準養護試題比較可提升約40MPa；常溫為惰性卜作嵐粉體-石英粉，在蒸壓催化下，與標準養護試體比較，強度可由Qz/C=0時提升約30MPa增加至Qz/C=0.5時的55MPa，顯示石英粉在蒸壓養護展現出高溫下的活性。最後由彈性模數與極限應變試驗發現，蒸壓養護後之RPC結構有較大的應變量，能承受較大彈性變形。

誌謝 一
摘要 二
目錄 三
表目錄 七
圖目錄 八
照片目錄 一一
第一章 緒論 1
1.1研究動機與緒論 1
1.2 研究範圍與方法 1
1.2.1 研究範圍 1
1.2.2 研究方法 2
1.3 研究前提說明 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 活性粉混凝土概述 3
2.2 製程機理與組成粉體 5
2.2.1 水泥(C) 6
2.2.2 矽灰(SF) 8
2.2.3 石英粉(Qz) 11
2.2.4 矽砂(SS) 13
2.3 RPC養護機制 14
2.4 RPC力學性質 17
2.5 RPC耐久性質 21
2.6 蒸壓養護製程(ACP)對活性粉混凝土之影響 26
2.6.1 蒸壓製程的機理 26
2.6.2 蒸壓製程對RPC膠結粉體的影響 28
第三章 試驗計劃 35
3.1實驗背景 35
3.2實驗流程 36
3.3實驗材料 38
3.4 實驗儀器設備 40
3.4.1 拌合漿體所需之儀器設備： 40
3.4.2 試體養護所需之儀器設備： 43
3.4.3 性質試驗所需之儀器設備： 46
3.5 實驗變數 51
3.5.1 高溫與蒸壓養護延時 51
3.5.2 蒸壓養護環境 52
3.5.3 矽質粉體含量 53
3.6實驗程序與內容 54
3.6.1 拌合過程、流動性測試與試體灌置 54
3.6.2 養護程序 54
3.6.3 RPC性質試驗 57
3.7 性質量測說明 61
3.7.1 力學性質量測說明 61
3.7.2 堆積性質量測與計算 61
3.7.3 水化性質量測與計算 62
第四章 結果與討論 65
4.0 前言 65
4.1 高溫與蒸壓養護延時差異化 65
4.1.1 標準養護流程之性質討論 65
4.1.2 高溫90℃與蒸壓170℃所造成之力學性質影響 68
4.1.4 高溫90℃與蒸壓170℃所造成之水化性質影響 71
4.1.5 小結 74
4.2 蒸壓養護方式之影響 75
4.2.1 養護方式不同所造成之力學性質影響 76
4.2.2 養護方式不同所造成之水化性質影響 78
4.2.3 蒸壓養護製程之化學鍵結水比與抗壓強度關係討論 79
4.2.4 小結 83
4.3 蒸壓養護下 矽質粉體含量對活性粉混凝土之影響 84
4.3.1 矽灰對活性粉混凝土相關性質之研究 85
4.3.2 石英粉對活性粉混凝土相關性質之研究 88
4.3.3 鈣矽比與X光粉末繞射分析(XRD) 90
4.3.4 小結 93
4.4 添加鋼纖維之蒸壓養護活性粉混凝土力學性質研究 94
4.4.1 抗壓行為中鋼纖維扮演之角色 94
4.4.2 彈性模數與應變量 97
4.4.2 三分點抗彎試驗之影響 99
4.4.3 小結 101
4.5 試驗過程現象說明 102
第五章 結論與建議 105
5.1 結論 105
5.2 建議 106
參考文獻 108

[1]Halit Y., Huseyin Y., Serdar A., Bulent B.,”Autoclaved SIFCON with high volume Class C fly ash binder phase”, Cement and Concrete Research, Vol.36, pp.481~486,2006.
[2]S. Collepardi, L. Coppola, R. Troli , Collepardi M., ” Mechanical Properties of Modified Reactive Powder Concrete”
[3]N.P. Lee, & D.H. Chisholm, ”Reactive Powder Concrete”, BRANZ Study Report, No.146, 2005.
[4]Quanbing Y., Shuqing Z., Shiyuan H., Yaohui H.,”Effect of ground quartz sand on properties of high-strength concrete in the steam-autoclaved curing”, Cement and Concrete Research, Vol.30, pp.1993~1998,2000.
[5]J. Dugat, N. Roux …etc, “Mechanical Properties of Reactive Powder Concretes”, Materials and Structures, Vol.29, pp233∼240, 1996.
[6]N. Roux, C. Andrade and M. A. Sanjuaan, “Experimental Study of Durability of Reactive Powder Concrete”, J. of Material In Civil Engineering ,Vol.8 ,No.1 ,pp.1~6 ,2000.
[7]V. Matte, M. Moranville, “Durability of Reactive Powder Composites: influence of Silica Fume on the Leaching Properties of very low Water/Binder Pastes”, Cement and Concrete Composites, Vol.21, pp1∼9, 1999.
[8]Martin J., Hans W.R., “Permeability and Diffusivity of Concrete as Function of Temperature”, Cement and Concrete Research, Vol. 32, pp. 1497~1504, 2002.
[9]R.Adeline,M.Lachemi and P.Blais,”Design and Behaviour of the Sherbrooke Footbridge”, International Symposium on High-Performance And Reactive-Powder Concretes,Vol.3, pp.89-97,1998.
[10]Pierre R., Marcel C., “Composition of Reactive Powder Concrete ”, Cement and Concrete Research, Vol.25, No.7, pp1501∼1511, 1995.
[11]馮乃謙主編，”實用混凝土大全”，科學出版社，2001。
[12]黃兆龍，”混凝土性質與行為”，詹氏書局，1997。
[13]隋建奎，”混凝土外加劑的原理與應用”，中國計畫出版社，1997。
[14]J. A. Lewis, Hiro Matsuyama, …etc., “Polyelectrolyte Effects on the Rheological Properties of Concentrated Cement Suspensions”, Journal of the American Ceramic Society, Vol. 83, No. 8, pp1905~1913 2000.
[15]A. M. Boddy, R. D. Hooton, …etc., “The effect of the silica content of silica fume on its ability to control alkali-silica reaction”, Cement and Concrete Research, Vol. 33, pp1263~1268, 2003.
[16]Yin-Wen Chan, Shu-Hsien Chu, “Effect of silica fume on steel fiber bond characteristics in reactive powder concrete”, Cement and Concrete Research, Vol. 34, pp1167~1172, 2004.
[17]Zanni, H., M. Cheyrezy, V. Maret, S. Philippot and P. Nieto, “Investigation of Hydration and Pozzolanic Reaction in Reactive Powser Concretes (RPC) Using 29SiNMR,”Cement and Concrete Research, Vo;.26, No.1, pp.93~100, 1996.
[18]Norifumi I., Hideki I. and Takeshi M., “Influence of Quartz Particle Size on the Chemical and Mechanical Properties of Autoclaved Aerated Concrete(I) Tobermorite Formation”, Cement and Concrete Research, Vol.25, No.2, pp243∼248, 1995.
[19]Norifumi I., Satoshi T., Hideki I. and Takeshi M.,“Influence of Quartz Particle Size on the Chemical and Mechanical Properties of Autoclaved Aerated Concrete(II) Fracture Toughness, Strength and Micropore”, Cement and Concrete Research, Vol.25, No.2, pp249∼254, 1995.
[20]Quanbing Y., Shuqing Z., Shiyuan H., Yaohui H.,”Effect of ground quartz sand on properties of high-strength concrete in the steam-autoclaved curing”, Cement and Concrete Research, Vol.30, pp.1993~1998,2000.
[21]Danielle S.K. and Abhi R., “Autoclaved cement-quartz pastes: The effects on chemical and physical properties when suing ground quartz with different surface areas. Part I: Quartz of wide particles size distribution”, Cement and Concrete Research, Vol. 26, pp1399-1408, 1996.
[22]Danielle S.K. and Abhi R., Brian S., “Autoclaved cement-quartz pastes: The effects on chemical and physical properties when suing ground quartz with different surface areas. Part II: Results of accelerated carbonation”, Cement and Concrete Research, Vol. 27, pp1073-1083, 1997.
[23]Danielle S.K. and Abhi R., “Metakaolin additions to autoclaved cement-quartz pastes: evaluation of the acid-insoluble residue”, Advances in Cement Research, Vol. 9, No. 36, pp157-165, 1997.
[24]S. Mansoutre, N. Lequeux, “Quantitative Phase Analysis of Portland Cements from Reactive Powder Concretes by X-ray Powder Diffraction”, Advances in Cement Research, Vol. 8, No.32, pp175∼182, 1996.
[25]Mindess, S., J. F. Young, Concrete,1981.
[26]李介充，”溫度製程對超高強高性能混凝土力學性質影響研究”，碩士論文，國立台灣大學，民國八十七年。
[27]譚業成，”活性粉混凝土力學行為之研究”，碩士論文，國立台灣大學，民國八十八年。
[28]謝孟翰，”超高強高性能混凝土之衝擊力學性質研究”，碩士論文，國立台灣大學，民國八十八年。
[29]陳冠勳，”活性粉混凝土淺梁之撓曲行為”，碩士論文，國立台灣大學，民國九十年。
[30]陳高惇，”加勁UHPC圍束混凝土之單軸抗壓行為”，碩士論文，國立台灣大學，民國九十一年。
[31]廖文正，”活性粉混凝土薄板製程及韌性研究”，碩士論文，國立台灣大學，民國九十三年。
[32]Lee N.P., & Chisholm D.H., ”Reactive Powder Concrete”, BRANZ Study Report, No.146, 2005.
[33]馬齊文，”粉體組成對活性粉混凝土微巨觀力學性質之影響與高分子改質之效益”博士論文，國立台灣大學，民國九十四年。
[34]Marcel C., Vincent M. … etc, “Microstructural Analysis of RPC(Reactive Powder Concrete)”, Cement and Concrete Research, Vol.25, No.7, pp1491∼1500, 1995.
[35] Olivier B., Christian V., Micheline M., Pierre-Claude A., “Characterization of the Granular Packing and Percolation Threshold of Reactive Powder Concrete”, Cement and Concrete Research, Vol.30, pp1861∼1867, 2000.
[36]廖基良，”活性粉混凝土配比本土化及微觀物理性質之研究”，碩士論文，國立台灣大學，民國八十七年。
[37]S.Collepardi, L. Coppola, R. Troli, M. Collepardi ” Mechanical Properties of Modified Reactive Powder Concrete”
[38]A.M.Neville, Properties of Concrete, Longman, New York, 1995.
[39]Caijun S., Yanzhing W., Chris R., Hugh W.,“Characteristics and pozzolanic reactivity of glass powders”, Cement and Concrete Research, Vol.35, pp.987~993,2005.
[40]N.A. EL-FARAMAWY and F.I. EL-HOSINY, ” The effect of the autoclaving process and addition of silica fume on portland cement in shielding gamma radiation”, Radiation Measurements, Vol.29, No.6, pp.619~623, 1998.
[41]R.D. Hooton, J.J. Emery, 7th International Congress on the Chemistry of Cement, Vol. II, III-43,Editions Septima, Paris,1980.
[42]CM Menzel, J. Am. Concr. Inst.(Proc.),31, 125(1934)
[43]T. C. Powers, T. L. Brownyard, “Studies of the Physical Properties of Hardened Portland Cement Paste”,Research Laboratories of the Portland Cement Association, Bulletin 22, March, 1948.
[44]Osamu W., Kazuko K., Hiroki M., Hideki I.,”Hydrothermal Treatment of Silica Sand Complex with Lime’, J. Am. Ceram. Soc.,Vol84, pp.2318~2322,2001.
[45]A. Feylessoufi , M. Crespin…etc,”Controlled Rate Thermal Treatment of Reactive Powder Concretes”, Advn. Cem. Bas. Mat., pp6:21-27, 1997.
[46]Sridhar K., Jayanth S.K., Bharat N., Stephen S.,”Microwave-hydrothermal synthesis of Al-substituted tobermorite from zeolite”, Materials Research Bulletin,Vol.37, pp.1025~1032,2002.
[47]I.G. Richardson, “The nature of C-S-H in hardened cement”, cement and concrete research,Vol29,pp.1131~1147,1999.
[48]F. P. Glasser, S. Hong, ”Thermal treatment of C-S-H gel at 1 bar H2O pressure up to 200℃”, Cement and concrete research,Vol.33, pp.271~279, 2002.