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研究生:黃琨哲
研究生(外文):Kun-Che Huang
論文名稱:金瓜石礦區骨材性質之研究
論文名稱(外文):Aggregate characteristics of rocks from the Chinkuashih Mine
指導教授:余炳盛余炳盛引用關係
口試委員:王玉瑞陳維民林銘郎
口試日期:2007-07-27
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:材料科學與工程研究所
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
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:93
中文關鍵詞:金瓜石換質作用骨材性質
外文關鍵詞:ChinkuashihHydrothermal alterationAggregate characteristics
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金瓜石金銅礦仍具有高的開發潛能,若重新開採時,其大量圍岩及廢石應可提供骨材應用,唯此區的岩石多因熱水作用而受到不同程度的矽化、黏土化、綠泥石化等換質作用,其骨材性質恐怕與新鮮岩石不同,故本研究係針對這些剝離後堆積在礦山附近的岩石或礦體外緣的廢石進行各項骨材性質試驗,以瞭解這些經過熱水換質作用後之岩石其性質是否滿足營建工程用骨材之需求。
本研究於金瓜石各種換質作用分佈區域採取矽化、黏土化、綠泥石化及新鮮安山岩與矽化、黏土化及新鮮砂岩樣品各兩件,經由XRD鑑定及XRF成分分析確認樣品性質後,依照中華民國國家標準 (CNS) 進行各項骨材基本性質試驗及美國材料與試驗協會(ASTM)之化學法及水泥砂漿棒法進行鹼-骨材反應試驗。
試驗結果顯示黏土化安山岩及砂岩富含大量黏土,性質軟弱,不適為各種骨材試驗,故歸類為劣質骨材。綠泥石化及新鮮安山岩在XRF成分分析上所表現之性質相近,兩者間變化不大,骨材試驗兩者皆符合規範要求,其中綠泥石化安山岩受熱水作用影響,在骨材堅硬程度及強度性質上要比新鮮安山岩來得好一些。矽化安山岩及砂岩經強度及耐久性試驗結果顯示其性質非常堅硬,但矽化安山岩由於受過熱水換質作用,使其岩石變為多孔性,比重2.35左右,雖不符合CNS之要求,但其質輕強度高之特性,與一般常用骨材不同,需進一步探討其工程之適用性。新鮮砂岩試體方面,7A試體為一軟質砂岩,岩體膠結差、質地軟弱易碎,導致各項試驗均未達標準。
There are still highly exploitable potential in the Chinkuashih gold-copper mine. When mining again, a large number of wall rock and waste fill can be used for aggregates. But rocks of this district may be alternated by hydrothermal solutions including a large variety of silicification, argillic and propyllitic alteration. The characteristics of alternated rocks are probably different from fresh rocks. Therefore, a series of tests were conducted in this study in order to understand the aggregate properties of wall rocks and waste fills in this area and determine these alternated rocks for the requirements of building engineering.
Two samples of each four types of dacite, including silisified, argillic, propyllitic and fresh and three types of sandstone, including silisified, argillic and fresh, are collected in Chinkuashih distribution, respectively. After confirming the samples with XRD mineral examination and XRF composition analysis, the aggregate experiments according to CNS and ASTM codes include several aggregate property tests and alkali-aggregate reaction test are conducted.
The results show that the argillic dacite and sandstone rich in a large amount of clay mineral and can’t be test for various kinds of aggregate experiments, so classified as bad-ranking aggregate. The decites of propyllitic alteration and fresh are similar in XRF composition analysis and both accord with requirements of CNS codes. Propyllitic decite is better in strength as a result of undergoing hydrothermal alteration. Silisified dacite and sandstone are very hard by the strength and durable tests. Nevertheless, silisified dacite has been altered by hydrothermal solutions to be generally more porous than unaltered rocks. The specific gravity of silisified dacite is about 2.35 g/cm2. Although it does not accord with the requirement for CNS, the characteristics of lightweight and high strength of silisified dacite are different from common aggregates. It is need to probe into the applicability of its civil engineering further. The sample 7 A of Fresh sandstone is a kind of weak sandstone. The rock matrix cementation is bad and it is so fragile that the results of tests havn’t reached the standard.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 研究區域摡述 3
2.2 金瓜石的地質與構造 3
2.2.1 主要的地層與構造 3
2.2.2 地質演化 6
2.3 金瓜石的礦床與圍岩換質作用 6
2.3.1 礦床形成 6
2.3.1.1 成礦經過 6
2.3.1.2 礦體的生成年代、溫度及深度 7
2.3.1.3 礦體型態 8
2.3.2 礦化作用 9
2.3.3 圍岩換質作用 10
2.4 骨材資源 13
2.4.1 砂石資源生產來源變遷 13
2.4.2 前人研究關於金瓜石地區骨材性質整理 15
2.4.3 金瓜石地區骨材資源 17
第三章 實驗規劃與方法 18
3.1 實驗規劃 18
3.2 採樣工作 20
3.3 試驗儀器及設備 21
3.4 XRD及XRF試驗方法及步驟 24
3.4.1 XRD礦物鑑定 24
3.4.2 XRF試驗步驟 27
3.4.2.1 加拿大ACME實驗室分析 27
3.4.2.2 全拓公司HORIBA XRF XGT-5000WR分析 27
3.5 骨材試驗方法及步驟 28
3.5.1 比重及吸水率試驗 28
3.5.2 磨損試驗 29
3.5.3 健性試驗 31
3.5.4 抗壓強度試驗 33
3.5.5 鹼-骨材反應試驗 33
3.5.5.1 骨材反應潛能之化學分析試驗 33
3.5.5.2 鹼-骨材反應潛能之水泥砂漿棒試驗 38
第四章 結果與討論 41
4.1 成分分析 41
4.1.1 XRF分析結果 41
4.1.1.1 兩種XRF分析方法比較 41
4.1.1.2 新鮮與換質骨材之元素變遷 43
4.1.2 XRD分析結果 45
4.1.3 樣品分析結果 51
4.2 骨材試驗 54
4.2.1 比重和吸水率試驗 54
4.2.2 骨材磨損試驗 57
4.2.3 化學健性試驗 60
4.2.4 單軸抗壓強度試驗 64
4.2.5 鹼-骨材反應試驗 66
4.2.5.1 骨材反應潛能之化學分析試驗(ASTM C289) 67
4.2.5.2 水泥砂漿棒試驗(ASTM C277) 69
4.3 岩象分析 75
4.3.1 安山岩岩象分析 75
4.3.2 砂岩岩象分析 79
4.3.3 岩象與骨材強度間之關係 82
4.3.4 岩象與水泥砂漿棒膨脹程度之關係 83
4.4 骨材試驗結果整理 85
第五章 結論與建議 87
5.1 結論 87
5.2 建議 88
參考文獻 90
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