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研究生:張肇晉
研究生(外文):Chao-chin Chang
論文名稱:鹼激發膠凝材料工程性質之研究
論文名稱(外文):Study on the Mechanics Properties and reaction of Alkali Activator Cementitious Materials
指導教授:陳景文陳景文引用關係
指導教授(外文):Jing-wen Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:147
中文關鍵詞:矽酸鹽類土壤聚合物鹼激發膠凝材料爐石飛灰
外文關鍵詞:F class fly ashsilicateAlkali-activated cementitious materialsgeopolymergranulated blast furnace slag
相關次數:
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鹼激發膠凝材料是指各種矽酸鹽類和鋁矽酸鹽類礦物,在添加固體或液狀鹼激發劑的作用下所形成具有膠結性質的材料。由於原料和製作過程的不同,使得膠凝材料之硬化機制和水化產物與波特蘭水泥大不相同。近年來這類膠凝材料被認為具有特殊優良的性能,如抗壓強度、抗腐蝕性、抗滲透性和耐久性等都優於普通波特蘭水泥。

本文使用爐石和飛灰這些工業廢料作為鹼膠凝材料,為了試驗結果的討論我們將依照不同成分配比和固定水固比兩者方式進行,從材料外部的工作性質、抗壓強度試驗,到內部微觀構造作一完整分析。利用電子顯微鏡觀察發現這類膠凝材料的產物,包括土壤聚合物膠體以及各類水化物膠體。不過由於良好外觀與緻密微觀結構,這也是材料展現優越性能的原因。
The Alkali-activated cementitious materials refer to each kind of silicates and aluminosilicates which adds the solid or liquid state of alkali activator to initiate a reaction and produce a material with cementitious property. Due to the differences between the raw material and the manufacture process, the hardened mechanism and hydrates differ from those of Portland cement entirely. In recent years, this kind of material is considered to be fabulous performance, for instance, high compressive strength, corrosion resistance, permeation resistance, durability, etc., are much better than Portland cement.

In this study, the industrial waste such as granulated blast furnace slag, and fly ash were investigated as basic ingredient of alkali-activated cementitious materials, according to different mixture of materials we fix the water and solid ratio to discuss the experiment results, and make the analysis from material mechanics properties, compressive strength test, to internal microstructure completely. Scanning electron microscopy was used to observe the end products of alkali-activated cementitious materials, geopolymer gel and calcium silicate hydrate gel are included. However, because of its well apparel and firm structure, it is the reason mechanical excel in its performance.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法與流程 3
1.4 研究內容 5
第二章 相關研究與文獻回顧 7
2.1 爐石材料介紹 7
2.1.1 爐石之生成與取得 7
2.1.2 爐石之成分與分類 8
2.1.3 爐石之物理與化學性質 8
2.1.4 爐石之顆粒性質 11
2.1.5 爐石之反應形式 11
2.2 飛灰材料介紹 12
2.2.1 飛灰之生成與取得 12
2.2.2 飛灰之成份與分類 13
2.2.3 飛灰之物理與化學性質 14
2.2.4 飛灰之顆粒性質 17
2.2.5 飛灰之反應形式 17
2.2.6 影響飛灰成分之因素 18
2.2.7 飛灰對土壤性質之改變 20
2.3 爐石和飛灰綜合論述 21
2.3.1 爐石之相關討論 21
2.3.2 飛灰之相關討論 22
2.4 波特蘭水泥性質及固結機制介紹 23
2.4.1 水泥漿體微觀構造 24
2.5 化學激發鹼膠凝材料介紹 26
2.5.1 化學激發膠凝材料硬化機制 28
2.5.2 化學激發膠凝材料分類和水化物種類 28
2.5.3 鹼激發膠凝材料 30
2.5.4 鹼-礦渣水泥介紹 30
2.5.5 鹼-礦渣水泥之水化反應 31
2.5.6 土壤聚合物介紹 33
2.5.7 土壤聚合物之聚合反應 34
2.6 土壤聚合物的性能及應用 35
2.6.1 土壤聚合物的性能 35
2.6.2 土壤聚合物的應用 38
第三章 配比設計及試驗規劃 45
3.1 材料分析 45
3.1.1 砂土土樣 45
3.1.2 爐石材料 46
3.1.3 飛灰材料 47
3.1.4 氫氧化鈉 47
3.1.5 水玻璃 47
3.1.6 碳酸鈉 47
3.1.7 水 48
3.2 材料配比與設計 48
3.2.1 配比方法 48
3.2.2 配比結果 52
3.3 試驗規劃與試體製作 53
3.3.1 試驗規劃 53
3.3.2 試體製作 55
3.4 試驗設備與試驗方法 56
3.4.1 試驗設備 56
3.4.2 試驗方法 58
第四章 試驗結果與分析討論 80
4.1 坍流度試驗結果 81
4.2 初終凝試驗結果 83
4.3 單軸壓縮試驗結果 86
4.4 X光繞射試驗結果 88
4.5 掃描式電子顯微鏡試驗結果 90
4.6 能量式分散光譜儀試驗結果 92
第五章 結論與建議 118
5.1 結論 118
5.2 建議 120
參考文獻 121
附錄A 127
附錄B 133
附錄C 145
作者簡歷 147
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2.潘德華,「飛灰不是廢料」,台電工程月刊,第385期,p.17-19,(1981)
3.「公共工程高爐石混凝土使用手冊」
4.王和源,「爐石的製程及添加方式對水泥強度的影響」,台灣工業技術學院工程技術研究所碩士論文,(1985)
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9.陳新旺,「含飛灰水泥漿體/砂漿力學性質與行為研究」,國立台灣工業技術學院營建工程技術研究所碩士論文,(1993)
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11.蔡裕源,「飛灰流填料之大地工程特性」,中華工學院碩士論文,(1995)
12.林炳炎,「飛灰、矽灰、高爐爐石用在混凝土中」,三民書局,(1994)
13.陳成焜,「飛灰應用於土壤穩定效果之研究」,大江大學土木工程研究所碩士論文,(1993)
14.林炳炎,「飛灰與飛灰混凝土(二)」,現代營建雜誌,第151期,p.17-20,(1992)
15.林炳炎,「飛灰與飛灰混凝土(三)」,現代營建雜誌,第153期,p.15-22,(1992)
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20.楊南如,曾燕偉,「研究與開發化學激發膠凝材料的必要性和可行性(下)」,建築發展導向,2006年第2期,(2006)
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46.Zhou Huanhai, Wu Xuequan, and Xu Zhongzi,“Kinetic study on hydration of alkali-activated slag,”Cement and Concrete Research, Vol. 23, No. 6(1993)
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