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研究生:李定穎
研究生(外文):Ting-ying Lee
論文名稱:竹炭材料應用於自充填混凝土之特性改善研究
論文名稱(外文):Experimental study on the property up-grading for SCC with bamboo-charcoal application
指導教授:李賢華李賢華引用關係
指導教授(外文):Hsien-Hua Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:海洋環境及工程學系研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:爐石粉自充填混凝土飛灰竹炭
外文關鍵詞:SCCself-compacting concretefly ashslagbamboo-charcoal
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自充填混凝土(SCC)的高流動性與免搗實的特點,於許多工程上已逐漸取代一般混凝土,成為高品質的建築結構材料。而本研究主要探討竹炭添加於自充填混凝土中的新拌性質、物理性質與微觀分析之探討。一般自充填混凝土常用之卜作嵐材料乃為飛灰與爐石粉替代部份水泥下,能夠滿足新拌性質之流動性與填充性時即可稱為自充填混凝土。且竹炭細小,比表面積大對於水的吸附能力較明顯,以致造成水灰比下降的趨勢發生,使得在三天養護齡期之抗壓強度有較明顯成長幅度發生。
因此本研究規劃竹炭取代部份細骨材,取代細骨材重量的0‰、2‰、3‰、3.5‰、4‰、5‰製作自充填混凝土試體,並透過新拌性質的測定,評估是否滿足自充填混凝土的定義,並針對其混凝土硬固性質如抗壓強度、吸水率以及電滲試驗的進行,研判其影響,最後透過電子顯微鏡的觀察,窺知其膠體發展情況。研究中顯示,當竹炭取代部份細骨材之下,因竹炭細小,比表面積大對於水的吸附能力較明顯,而有縮短初凝與終凝的凝結時間現象發生。但因竹炭的吸附能力較明顯,導致於在自充填混凝土於靜置40分鐘後,有較明顯的流動性的損失現象發生,而有填充高度減少、V型漏斗落下時間增加的現象發生。雖然在竹炭取代部份細骨材,有縮短凝結時間及較佳早期強度情形發生,但自充填混凝土是注重新拌混凝土之流動性與填充性等性質,在考量自充填混凝土新拌性質,3‰為較佳的竹炭取代量,除在自充填混凝土流動性及填充性等性質的損失現象較不明顯之外,以及在3天、7天及28天養護齡期抗壓強度與、吸水率與電滲等試驗,都有不錯的表現。
This research studies the properties of self-compacting concrete by applying bamboo-charcoal to improve the fresh concrete property, physical property and micro-scale property.Conventionally, the Pozzolanic materials used in the self-compacting concrete are fly ash and slag. They are used to replace part of the cement such that the flowing property and compacting property can reach the requirement of the self-compacting concrete. According to previous research the bamboo-charcoal can absorb part of water, and enhance the early strength of concrete.
In this study, we use bamboo-charcoal to replace parts of the fine-aggregate in the mixture of self-compacting concrete. The replacement ratio is designed as 0‰,2‰,3‰,3.5‰,4‰ and 5‰. From the experimental test of fresh concrete property, we can evaluate whether the concrete mix design can achieve the requirements of self-compacting concrete. Test for the compressive strength development, water absorption and rapid chloride penetration test are performed to evaluate the physical property of concrete. In addition, the scanning electronic microscope photos are taken to examine the microstructure of the concrete. In our results, it is found that the best proportion of replacement is 3‰. The requirements of self-compacting concrete can be satisfied, and the development of strength is also good.
目錄
中文摘要
英文摘要
目錄Ⅰ
表目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅵ
照片目錄 Ⅷ
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機 1
1.3研究內容與方法 2
1.4研究流程 2
第二章 一般混凝土及竹炭應用介紹 5
2.1一般混凝土組成 5
2.1.1粗骨材 5
2.1.2細骨材 5
2.1.3水泥 6
2.2竹炭 11
2.2.1炭化 12
2.2.2竹炭的物理性質 13
2.2.3竹炭之特性 14
第三章 自充填混凝土之性質及工程應用 22
3.1自充填混凝土的定義與分類 22
3.2自充填混凝土的發展與應用 22
3.3自充填混凝土之組成材料 23
3.3.1水泥 23
3.3.2卜作嵐材料 23
3.3.3粗骨材 27
3.3.4細骨材 27
3.3.5拌合水 28
3.3.6化學摻劑 28
3.4自充填混凝土配比設計 29
3.5自充填混凝土的品質檢驗方法 33
3.6竹炭應用於自充填混土之概念 33
第四章 實驗試體及設計 37
4.1 實驗規劃 37
4.2 實驗材料基本分析 37
4.3 自充填混凝土配比條件擬定 38
4.4 自充填混凝土拌合程序 39
4.5 實驗項目 39
4.5.1 新拌性質實驗 40
4.5.2 硬固性質實驗 43
4.5.3 微觀性質實驗 45
4.6 實驗設備 47
第五章 結果與討論 63
5.1 新拌性質分析 63
5.1.1 坍度 63
5.1.2 坍流度 63
5.1.3 坍流度流動到50公分之時間 65
5.1.4 箱型填充實驗 65
5.1.5 V型漏斗落下時間 65
5.1.6凝結時間 66
5.1.7綜合討論 67
5.2 硬固性質 67
5.2.1抗壓強度 68
5.2.2氯離子滲透實驗 69
5.2.3吸水率實驗 69
5.3 微觀性質實驗 70
5.3.1竹炭自體表面觀察 70
5.3.2自充填混凝土之微觀觀測結果 70
第六章 結論與建議 95
6.1結論 95
6.2建議 96
附錄 參考文獻 97
附錄 A 101

表目錄
表2-1對不同細度模數之砂,每單位體積混凝土所需之乾搗(dry-rodded)粗骨材體積 16
表2-2波特蘭水泥主要成分特性 16
表2-3各成分對波特蘭水泥性質之影響 17
續表2-3各成分對波特蘭水泥性質之影響 18
表2-4 矽鋁酸鈣鹽類水化反應程序 19
表2-5硬固水泥漿體的組成成分及特性 19
表2-6竹炭與備長炭的比較 20
表2-7孟宗竹加熱之元素含量圖 20
表3-1粉體系自充填混凝土的各種評價試驗目標值 35
表3-2增黏劑系自充填混凝土的各種評價試驗目標值 35
表3-3併並用係自充填混凝土的各種評價試驗目標值 36
表4-1水泥物理性質 49
表4-2水泥之化學成分 49
表4-3飛灰之化學性質 50
表4-4爐石粉物理及化學性質 51
表4-5粗骨材之基本性質 52
表4-6細骨材之物理性質 52
表4-7細骨材之級配分析表 52
表4-8竹炭化學性質 52
表4-9自充填混凝土配比設計 53
表4-10竹炭取代部分細骨材之自充填混凝土配比設計 53
表5-1自充填混凝土新拌性質 72
表5-2凝結時間試驗結果 72
表5-3抗壓強度 73
表5-4 RCPT試驗氯離子電荷通量評估表(ASTM C1202-97) 73
表5-5氯離子快速滲透試驗結果 74

圖目錄
圖1-1研究流程 4
圖4-1細骨材級配曲線圖 54
圖4-2坍度、坍流度示意圖 55
圖4-3自充填混凝土試驗用V型漏斗尺寸圖 56
圖4-4自充填混凝土試驗用箱型填充容器尺寸圖 57
圖4-5箱型填充示意圖 57
圖4-6氯離子快速滲透試驗示意圖 58
圖5-1初拌自充填混凝土之坍度 75
圖5-2靜置40分鐘自充填混凝土之坍度 75
圖5-3初拌與靜置40分鐘自充填混凝土坍度之比較 76
圖5-4初拌自充填混凝土之坍流度 76
圖5-5靜置40分鐘之自充填混凝土之坍流度 77
圖5-6初拌與靜置40鐘之自充填混凝土之坍流度比較 77
圖5-7初拌與靜置40鐘自充填混凝土坍流度之損失比較 78
圖5-8初拌坍流度至50公分所需時間 78
圖5-9試體靜置40分鐘後坍流度至50公分所需時間 79
圖5-10試體靜置40分鐘後坍流度至50公分所需時間比較 79
圖5-11出拌與靜置40分鐘後坍流度至50公分時間增加比較 80
圖5-12初拌箱型填充高度 80
圖5-13靜置40分鐘箱型填充高度 81
圖5-14初拌與靜置40分鐘箱型填充高度比較 81
圖5-15靜置40分鐘後箱型填充高度損失比較 82
圖5-16初拌V型漏斗漏下時間 82
圖5-17靜置40分鐘V型漏斗漏下時間 83
圖5-18初拌與靜置40分鐘V型漏斗漏下時間比較 83
圖5-19初拌與靜置40分鐘V型漏斗漏下時間增加比較 84
圖5-20凝結時間 84
圖5-21凝結時間減少比較圖 85
圖5-22 3天抗壓強度 85
圖5-23 7天抗壓強度 86
圖5-24 28天抗壓強度 86
圖5-25各養護齡期抗壓強度結果比較 87
圖5-26不同齡期抗壓強度比較 87
圖5-27不同齡期抗壓強度成長比較比較 88
圖5-28吸水率試驗結果 88

照片目錄
照片2-1 C-S-H 顯微結構照片 21
照片2-2 CH 顯微結構照片 21
照片2-3鈣釩石顯微結構照片 21
照片2-4單硫型鋁酸鈣水化物 21
照片4-1電子秤 59
照片4-2烘箱 59
照片4-3混凝土拌和機 59
照片4-4維卡針 60
照片4-5混凝土坍度儀 60
照片4-6 V 型漏斗 60
照片4-7箱型試驗裝置 61
照片4-8檔板規格 61
照片4-9氯離子滲透儀 62
照片4-10抗壓機 62
照片4-11掃瞄式電子顯微鏡 62
照片5-1竹炭本體放大2000倍之微觀照片 89
照片5-2竹炭本體放大3000倍之微觀照片 89
照片5-3 BSCC0放大3000倍之微觀照片 90
照片5-4 BSCC0放大5000倍之微觀照片 90
照片5-5 BSCC2放3500倍之微觀照片 91
照片5-6 BSCC2放大3000倍之微觀照片 91
照片5-7 BSCC3放大2000倍之微觀照片 92
照片5-8 BSCC3放大3000倍之微觀照片 92
照片5-9 BSCC3放大5000倍之微觀照片 93
照片5-10 BSCC3放大7000倍之微觀照片 93
照片5-11 BSCC4放大5000倍之微觀照片 94
照片5-12 BSCC4放大9000倍之微觀照片 94
照片A-1坍流度試驗狀況 101
照片A-2坍流度試驗狀 101
照片A-3箱型填充試驗狀況 102
照片A-4箱型填充試驗狀況 102
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