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研究生:趙駿穎
研究生(外文):Jiun-ying Chao
論文名稱:廢玻璃鹼激發膠結材之研究
論文名稱(外文):Manufacturing and Properties of Alkali-Activated Waste Glass Cement
指導教授:黃忠信黃忠信引用關係
指導教授(外文):Jong-shin Huang
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:廢玻璃鹼激發膠結材陳化
外文關鍵詞:Waste glassAlkali-activated cementAging
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為提高廢棄玻璃再生利用之附加價值,本研究藉由鹼金屬氫氧化物溶液激發廢玻璃粉末,予以適當陳化及養護處理後,成為一種新型之無機膠結材料,其最佳抗壓強度可高達1400kgf/cm2 以上,此常溫無機膠結材可用以取代高溫煅燒之波特蘭水泥。本文主要探討鹼當量、陳化及養護條件等,對廢玻璃鹼激發膠結材抗壓強度之影響,藉以瞭解最適當之鹼添加量及使用方式,研究結果顯示,廢玻璃鹼激發膠結材之適當鹼添加量為1~3%,並且於適宜陳化及養護條件下,能提高廢玻璃鹼激發膠結材之抗壓強度,同時發現,廢玻璃鹼激發反應符合Arrhenius 理論中之時間與溫度關係式,進而獲得不同鹼添加量下之溶解反應活性能。另外,由傅立葉轉換紅外線光譜分析結果顯示,此膠結材料與玻璃本質類似,因此具有良好之機械性質。
To evaluate the feasibility of reuse as an inorganic cementing material, waste glass was first alkali-activated by sodium hydroxide and then mixed and cured for different durations at various temperatures. It was found that the compressive strength of alkali-activated waste glass cement can be up to 1400kgf/cm2. Hence, the high temperature-sintered Portland cement could be replaced by the low-temperature-made alkali-activated waste glass
cement in the future. In the study, the effects of alkali equivalent content,manufacturing and curing on the compressive strength of alkali-activated waste glass cement are investigated. Consequently, the adequate alkali
equivalent contents and methods of manufacturing for producing alkali-activated waste glass cement with higher compressive strength are proposed. Experimental results indicate that the optimal alkali equivalent content is in the range of 1-3%. Under adequate conditions of manufacturing and curing, the compressive strengths of alkali-activated waste glass cements with various alkali equivalent contents can be increased. In addition, the Arrhenius theory can be employed to describe the
relationship between temperature and duration for the alkali-activated reaction of waste glass. Thus, the activation energies for alkali-activated reaction of waste glass at different alkali equivalent contents are determined and compared to each other. FTIR measurements on alkali-activated waste glass cement suggest that its microstructure is similar to that of glass with good mechanical properties.
摘要............................................. I
Abstract........................................ II
致謝........................................... III
目錄............................................. V
表目錄......................................... VII
圖目錄........................................ VIII
第一章 緒論...................................... 1
1.1 研究動機與目的............................... 1
1.2 本文組織與內容............................... 2
第二章 相關理論與文獻回顧........................ 5
2.1 玻璃材料..................................... 5
2.1.1 玻璃之構造與成份........................... 5
2.1.2 玻璃之物理性質............................. 5
2.1.3 玻璃之機械性質............................. 6
2.1.4 廢玻璃之問題............................... 7
2.2 鹼激發膠結材................................. 8
2.2.1 鹼激發膠結材之發展歷程及原理............... 8
2.2.2 鹼激發膠結材比較........................... 9
2.2.3 無機聚合物................................ 10
2.3 玻璃鹼激發.................................. 12
2.3.1 玻璃之侵蝕................................ 12
2.3.2 矽酸鹽之縮聚.............................. 15
2.3.3 玻璃鹼激發材料之現況...................... 16
2.3.4 Arrhenius 理論............................ 17
第三章 試驗方法與步驟........................... 24
3.1 試驗規劃.................................... 24
3.2 試驗流程及方法.............................. 25
3.2.1 配比設計.................................. 25
3.3.2 配比計算.................................. 25
3.2.3 試體製作.................................. 26
3.2.4 抗壓強度試驗.............................. 28
3.2.5 傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)試驗.......... 28
第四章 試驗結果與討論........................... 38
4.1 抗壓強度試驗之結果與討論.................... 38
4.1.1 陳化溫度與陳化時間對抗壓強度之影響........ 39
4.1.2 鹼當量對抗壓強度之影響.................... 40
4.1.3 養護條件對抗壓強度之影響.................. 41
4.1.4 試驗齡期對抗壓強度之影響.................. 43
4.1.5 不同顏色玻璃對抗壓強度之影響.............. 43
4.1.6 抗壓強度試驗之綜合討論.................... 44
4.2 廢玻璃鹼激發成效............................ 45
4.3 紅外線光譜分析試驗之結果與討論.............. 47
第五章 結論與建議............................... 74
參考文獻........................................ 76
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