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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李孟蒼
研究生(外文):Meng-Cang Li
論文名稱:添加奈米黏土對於玻、碳纖複材棒握裹能力影響
論文名稱(外文):The Pullout strength enhancement of a FRP rebar by adding nanoclay in concrete cylinder
指導教授:廖為忠
指導教授(外文):Wei-Jhong Liao
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:土木工程所
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:碳纖複材棒玻纖複材棒奈米黏土
外文關鍵詞:CFRPGFRPnanoclay
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在傳統的RC 結構物之中,由混凝土發揮其抗壓強度,而張力部份主要是由鋼筋來承受,而鋼筋的鏽蝕問題,會降低其承載能力及結構壽命。本文將以玻纖及碳纖複材棒取代鋼筋,並嘗試以奈米黏土來提升混凝土與複材棒之間的握裹力。
研究先添加水泥重量的0.06%、0.12%、0.18%、0.25%、0.31%、0.37%、0.5%、0.75%及1%於水泥砂漿中,探討其對強度的影響,並經由電子顯微鏡觀測水泥微結構下的變化。以強度、工作性及經濟性考量以添加0.25%奈米黏土為最佳,而齡期7天、28天及56天其抗壓強度分別提升37%、36及42%。再以測得之最佳奈米黏土添加量添加至混凝土中,進行握裹強度之測試,試驗時量測纖維棒受力端及自由端的軸向位移,以建立bond-slip 關係,觀察其破壞模式,探討奈米黏土對握裹力的影響。齡期14天的實驗結果顯示,添加的0.25%奈米黏土的混凝土其抗壓強度提升18%,而混凝土與玻璃纖維複材棒之間的握裹強度提升了12%。齡期28天的實驗結果顯示,添加的0.25%奈米黏土的混凝土其抗壓強度提升14%,而與玻、碳纖複材棒的握裹能力分別提升14、17%。
In traditional RC structure, the concrete contributes its compressive strength, while reinforcing bar bears most tension. However, the rusty reinforcing bar would reduce its bearing capacity and life. This study uses the carbon fiber and glass fiber bars replace the reinforcing bar and tried to strengthen the bonding stress between the concrete and composite bar by adding nanoclay in the concrete.
Nanoclay with weight equal to 0.06%, 0.12%, 0.18%, 0.25%, 0.31%, 0.37%, 0.5%, 0.75% and 1% of cement respectively, was added into the cement mortar to evaluate the compressive strength enhancement. Meanwhile, the change of cement microstructure was observed by SEM. The adding of 0.25% nanoclay is the best in respect of strength, workability and economic considerations, in which the compressive strength was raised to 37%, 36% and 42% for the 7, 28 and 56 day respectively. Next, the nanoclay with best addition measured was added to the concrete for the FRP rebar bond stress test. The axial displacements on both load ends and free ends of a fiber rod were measured to build the bond-slip relationship. The bond failure mode were also observed through SEM. Test result shows that the compressive strength of concrete added with 0.25% nanoclay increased 18%, while the bonding stress between the concrete and FRP bar increased 12% for a curing age of 14 day.
中文摘要                      I
英文摘要                      II
目錄                       III
圖目錄                       VI
表目錄                       VII
第一章緒論                    1
 1.1研究背景與動機                1
 1.2研究目的與方法                2
 1.3本文組織與內容                3
第二章文獻回顧                  4
 2.1奈米技術                  4
 2.2奈米材料的基本物理效應           4
  2.2.1小尺寸效應               4
  2.2.2表面效應                5
  2.2.3量子尺寸效應              5
  2.2.4巨觀量子隧道效應            5
 2.3奈米概念應用於混凝土工程           6
  2.3.1水泥漿體中之孔隙            6
  2.3.2握裹行為                7
  2.3.3複材棒握裹實驗計算           8
第三章試驗材料與流程               11
 3.1試驗規劃                  11
 3.2試驗材料及試驗設備           11
  3.2.1材料分析                11
  3.2.2試驗儀器與設備             13
 3.3試驗流程及方法               17
  3.3.1水泥砂漿配比設計            17
  3.2.2製作水泥砂漿試體            17
  3.3.3水泥砂漿試體抗壓試驗 17
  3.3.4纖維棒埋置前之處理           18
  3.3.5混凝土配比設計             18
  3.3.6混凝土圓柱試體製作           19
  3.3.7混凝土圓柱試體抗壓試驗         20
  3.3.8握裹試驗程序              20
第四章試驗結果與討論               31
 4.1水泥砂漿抗壓試驗結果            31
  4.1.1不同奈米黏土添加量對各齡期強度的影響  32
 4.2握裹試驗                  33
  4.2.1混凝土抗壓試驗結果           33
  4.2.2握裹強度試驗結果            34
  4.2.3試體破壞模式              37
 4.3 SEM觀測                  38
  4.3.1水泥砂漿SEM觀測            38
第五章結論與建議                 60
 5.1結論                    70
 5.2建議                    71
參考文獻
【1】李源弘,「實用奈米技術」,新京文開發出版公司,2005。
【2】咸才軍,「奈米建材」,五南圖書出版公司,2004。
【3】張立德,「奈米材料」,五南圖書出版公司,2002。
【4】T.C. Powers, "Capillary continuity or discontinuity in cement pastes",PCA Bulletin, No.10, pp.2-12, 1959.
【5】CEB Bulletin No.182, Durable Concrete Structure- CEB Design Guide, 2nd edition, 1989.
【6】陳宏謀,「鋼筋混凝土觀念分析」,標竿出版社,1993。
【7】林其賢,「奈米改質黏土對水泥砂漿材質之影響」,成功大學土木工程研究所碩士論文,2004。
【8】游翔淵,「添加玻璃纖維與奈米黏土對高溫下混凝土強度之影響」,中原大學土木工程研究所論文,2005。
【9】林翰洋,「纖維加強複材竹節棒之纏繞製作與握裹試驗」,逢甲大學土木及水利研究所碩士論文,2003。
【10】D.L. Sparks,"環境土壤化學",五南圖書出版公司,pp.131。 2000。
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