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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳志遠
研究生(外文):Chih-YuanChen
論文名稱:轉爐石之回脹行為與其改善方法探討
論文名稱(外文):Investigating the Swelling Behavior and Its Mitigation Methods of Basic Oxygen Furnace Slag
指導教授:李德河李德河引用關係
指導教授(外文):Der-Her Li
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:轉爐石夯實回脹含水量中空硫酸鈉油溶瀝青泥岩
外文關鍵詞:Basic oxygen furnacecompactionswellingwater contenthollowsodium sulfatecut-back asphaltmudstone
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轉爐石為一貫作業煉鋼過程中的副產物,我國每年產量約有120~130萬公噸。近年來,轉爐石的資源化應用越來越多,以作為填土或道路路基材料為大宗。而在將轉爐石作為工程材料時,若對其特性不夠瞭解,而直接冒然使用、或未適當地改良應用,有可能會導致工程失敗。

為使轉爐石能更有效且廣泛地應用在土木工程(特別是道路工程)上,本研究將對轉爐石進行一系列的試驗。試驗內容主要分三大部份,第一部份為探討轉爐石的『基本物化性質』,項目包括粒徑分析、阿太堡限度、比重與吸水率、乾單位重、莫氏硬度、PH值試驗等;第二部份為進行『工程特性試驗』,項目包括健度、消散耐久、洛杉磯磨損、室內夯實、室內回脹試驗等;第三部份為進行『改善回脹量試驗』,嘗試改善轉爐石的回脹行為,而試驗方法有五種,分別為改變含水量法、中空改良法、硫酸鈉法、油溶瀝青法、泥岩混拌法。而主要研究成果如下。

(1)轉爐石的比重接近3.4,遠較一般河床粒料之比重為大;轉爐石之吸水率大於一般河床粒料,且轉爐石之細粒料吸水率大於粗粒料;轉爐石之單位重大於一般混凝土,其中粗粒料之值大於細粒料;轉爐石之健度耗損率及磨損率皆略小於一般河床粒料,其中細粒料之值大於粗粒料。

(2)室內夯實試驗中,依規範的不同可分為「JIS A5015法」、「CNS11777-1D法」、及「CNS11777-1D法之取代法」。最佳含水量中,CNS11777-1D法〉CNS11777-1D法之取代法〉JIS A5015法;最大乾單位重中,JIS A5015法〉CNS11777-1D法之取代法〉 CNS11777-1D法。其中,「JIS A5015法」與「CNS11777-1D法之取代法」較適用於現地。

(3)回脹壓力試驗中,因所容許回脹天數的不同(10天~30天),而所得到的回脹壓力亦不同,其值約在0.786 MPa~1.199 MPa之間,而長期(235天)之穩定回脹壓力推估值為1.98 MPa。

(4)改善回脹量試驗中,「改變含水量法」與「中空改良法」之改善效果不彰,而「硫酸鈉法」、「油溶瀝青法」、「泥岩混拌法」等方法效果較佳,其中揮發七天的「油溶瀝青法」與加入40%泥岩的「泥岩混拌法」效果最佳,符合JIS A5015規範之浸水膨脹比要求(少於1.5%)。

Basic oxygen furnace slag (BOF) is the by-product in the consistent steelmaking operation process, and the annual production is about 120 to 130 million tones in Taiwan. In recent years, the recycle applications of BOF are getting more and more, and the bulk of them are used for filling or roadbed materials. But using the BOF as an engineering material may cause the engineering to fail, especially when the users do not understand its characteristics enough or apply it to the engineering improperly.

In order to apply the BOF to civil engineering (especially road engineering) effectively and extensively, this study will conduct a series of tests for the BOF. And the content of tests is mainly divided into three parts. The first part is “basic physical and chemical properties” of BOF, and the projects include the particle size analysis, Atterberg limits, specific gravity and water absorptivity, dry unit weight, Mohs hardness, and PH value test; the second part is “engineering characteristics test,” including soundness, slake durability, Los Angeles abrasion, laboratory compaction, and laboratory swelling test; the third part is “swelling mitigation test,” trying to improve the swelling behavior of the BOF. And in this test there are five methods, which are water content change method, hollow improved method, sodium sulfate method, cut-back asphalt method, and mudstone mixed method. The main results are as follows:

(1)The specific gravity value of the BOF is close to 3.4, which is greater than the value of riverbed aggregates; the water absorptivity of the BOF is greater than riverbed aggregates, and the value of fine parts of the BOF is greater than its coarse parts; the unit weight of the BOF is greater than concrete, and the value of coarse parts of the BOF is greater than its fine parts; the soundness percent loss and the abrasion rate of the BOF are both slightly smaller than riverbed aggregates, and the value of fine parts of the BOF is greater than its coarse parts.

(2)In the laboratory compaction test, it can be divided into “JIS A5015 method,” “CNS11777-1D method,” and “CNS11777-1D of substitution method” with different specifications. In terms of optimum moisture content (OMC), the CNS11777-1D method is greater than the CNS11777-1D of substitution method, and the CNS11777-1D of substitution method is greater than the JIS A5015 method; and in terms of maximum dry density(rd,max), the order is reversed. Among them, the JIS A5015 method and the CNS11777-1D of substitution method are more suitable for situ.

(3)In the swelling pressure test, due to allowed swelling days (10 days to 30 days), the value of swelling pressure is different, which is between 0.786 MPa to 1.199 MPa approximately. And the estimative value of stable swelling pressure of long term (235 days) is 1.98 MPa.

(4)In the swelling mitigation test, the effect of“water content change method”and“hollow improved method”on mitigation is not good, and the effect of“sodium sulfate method,”“cut-back asphalt method”and“mudstone mixed method”on mitigation is much better. Among the methods of the latter , the effect of the “cut-back asphalt method”which volatilizes seven days and the “mudstone mixed method”which mixes 40% mudstone on mitigation is the best, and the swelling ratios both conform to the regulations of JIS A5015 (less than 1.5%).

摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
目錄 VI
表目錄 VIII
圖目錄 X
第一章、緒論 1
1-1研究動機與目的 1
1-2研究流程 1
第二章、文獻回顧 3
2-1轉爐石之由來 3
2-2國內與國外轉爐石的出產與應用 6
2-2-1國內的轉爐石 6
2-2-2國外的轉爐石 7
2-3轉爐石的基本特性 11
2-3-1轉爐石之化性 11
2-3-2轉爐石之物性 13
2-4轉爐石之膨脹特性 13
2-4-1 f-CaO之特性 14
2-4-2 MgO之特性 15
2-5轉爐石之回脹試驗方法 15
2-5-1回脹試驗方法比較 15
2-5-2 JIS A 5015之回脹率規範 20
2-5-3 JIS A 5015之養治時間 22
2-6轉爐石安定化方法 23
2-7回脹壓力試驗方法 24
2-7-1泥岩的回脹特性及回脹壓力 24
2-7-2轉爐石回脹壓力 25
2-8填土夯實工程之含水量 27
2-9瀝青種類及特性 28
第三章、轉爐石之基本物化性質及工程特性試驗方法 30
3-1轉爐石之基本物化性質試驗 31
3-1-1物性試驗 31
3-1-2 PH值試驗 37
3-2轉爐石之工程特性試驗 38
3-2-1健度試驗 38
3-2-2消散耐久試驗 39
3-2-3洛杉磯磨損試驗 40
3-2-4室內夯實試驗 42
3-2-5室內回脹試驗 45
第四章、轉爐石之基本物化性質及工程特性試驗結果 48
4-1 轉爐石之表徵 48
4-2 轉爐石之基本物化性質試驗結果 49
4-2-1物性試驗結果 49
4-2-2 PH值試驗結果 54
4-3 轉爐石之工程特性試驗結果 55
4-3-1健度試驗結果 55
4-3-2消散耐久試驗結果 56
4-3-3洛杉磯磨損試驗結果 57
4-3-4室內夯實試驗結果 58
4-3-5室內回脹試驗結果 64
4-4 轉爐石之基本物化性質及工程特性綜合整理 71
第五章、改善轉爐石回脹量試驗方法及試驗結果 72
5-1改善轉爐石回脹量試驗方法 72
5-2改善轉爐石回脹量試驗結果 79
5-3改善轉爐石回脹量試驗方法之比較與討論 96
第六章、結論與建議 100
第七章、參考文獻 103
附錄一 107
附錄二 110
1.『2010年中鋼企業社會責任報告書』,中國鋼鐵股份有限公司,頁66-67。
2.中華鋪面工程學會,『轉爐石應用於瀝青混凝土鋪面研討會專輯』,台灣桃園,2007。
3.行政院環境保護署,『廢棄物之氫離子濃度指數(PH值)測定方法-電極法』,NIEA R208.04C,2009。
4.王金鐘,『轉爐石作為基底層材料及其工程性質之研究』,博士論文,國立成功大學土木工程系,台灣台南,2005。
5.李春雄,『中鋼轉爐石回脹抑制方法之研究』,碩士論文,國立成功大學土木工程系,台灣台南,2002。
6.李德河、紀雲曜、田坤國,『泥岩基本特性及泥岩邊坡之保護措施』,地工技術,第48期,頁35-47,1994。
7.周權英,『中鋼爐石用為道路材料評估分析之研究』,碩士論文,國立交通大學交通運輸研究所,台灣新竹,1990。
8.林志棟,『氣冷轉爐石添加飛灰、底灰應用於基底層材料之研究』,期末報告,國立中央大學土木工程研究所,台灣桃園,2001。
9.林宗曾、施瑋婷、傅國誌、李彥輝,『轉爐石之回脹力學行為與化學特性分析研究』,行政院國家科學委員會補助專題研究計劃成果報告,國立高雄應用科技大學土木工程系,台灣高雄,2007。
10.梁瀚,『工程材料學 (系統剖析)』,台北: 文笙書局,2010。
11.陳俊价,『古亭坑層泥岩含水量對力學特性影響之研究』,碩士論文,國立成功大學土木工程系,台灣台南,2008。
12.程士豪,『模擬煙道氣進行轉爐石碳酸化之研究』,碩士論文,輔英科技大學環境工程與科學系,台灣高雄,2008。
13.黃健威,『轉爐石在工程使用上之問題及其改善方法之研究』,碩士論文,國立成功大學土木工程系,台灣台南,2011。
14.黃淳銜、黃隆昇、林登峰、林平全,『轉爐石資源化再利用作為道路鋪面材料之成效』,技術與訓練(ISSN 0254-5888),第33卷,第3期,頁36-44,2008。
15.黃隆昇、林登峰、林平全、許伯良,『評估煉鋼爐石應用於瀝青混凝土之性質及現場鋪設成效』,中工高雄會刊,第18卷,第2期,12月,2010。
16.楊全成,『大地工程原理與試驗』,土壤力學篇,高雄:人生書局,2001。
17.楊沂恩,『泥岩地區邊坡坡面保護新工法之研究』,博士論文,國立成功大學土木工程系,台灣台南,2007。
18.楊貫一,『爐石資源化─中鋼公司爐石應用的過去與未來』,技術與訓練,第17卷,第1期,頁31-46,1992。
19.楊智麟,『煉鋼爐渣於瀝青混凝土之應用』,簡報,中聯資源(股)公司,8月,2009。
20.劉國忠,『煉鋼爐渣資源化技術與未來推展方向』,環保月刊,第一卷,第四期十月號,頁114-136,2001。
21.劉國欽,『轉爐石作為農路路基對土讓環境影響之研究』,碩士論文,國立屏東科技大學環境工程與科學系,台灣屏東,2003。
22.蔡攀鰲,『公路工程學』,台南: 國立成功大學公共工程研究中心,頁386,2000。
23.日本工業標準調査会,『JIS A 5015道路用鉄鋼スラグ』, 鉄鋼スラグ協会, 日本, 1992.
24.『転炉スラグ利用統計表』, 鉄鋼スラグ統計年報(平成22年度実績), 鉄鋼スラグ協會, 日本. (http://www.slg.jp)
25.“2010 Minerals Yearbook-SLAG, IRON AND STEEL, U.S. Geological Survey, USA, March 2012.
26.Bjerrum, L., “Progressive Failure in Slope of Overconsolidated Plastic Clays and Clay Shale, Journal of The Soil Mechanics And Foundations Division, Vol. 93, No. SM5, pp. 1-49, 1967.
27.Böhmer, S., Moser G., Neubauer C., Peltoniemi, M., Schachermayer, E., Tesar, M., Walter, B., Winter, B., “Aggregates Case Study – Data Gathering, final report, Umweltbundesamt (The Germany Federal Environment Agency), Vienna, 2008.
28.Department of the Navy, “Foundations & Earth Structures, DESIGN MANUAL 7.02, Naval Facilities Engineering Command, Alexandria, Virginia, USA, 1986.
29.Gamble, J. C., “Durability-Plasticity Classification of Shales and Other Argillaceous Rocks, Ph. D. thesis, University of Illinois, USA, 1971.
30.Geiseler, J., Steffes, B., Fix, W. & Koch, K., “Absenikung der Freikalkgehalte von LD-Schlacken im Flüssigen Zustand (Reduction of the Free Lime Content of BOF Slags in Liquid State), Stahl Und Eisen, Vol. 107, No. SM9, pp. 403-409, 1987. (間接引用)
31.ISRM, “Rock Characterization, Testing & Monitoring, Suggested Methods for Determining Swelling and Slake-Durability Index Properties, Oxford: Pergamon Press, 1981.
32.Kobesen, H., “Iron and Steelmaking Slag in Europe and the Environmental Legislations, pp. 4-8, NSA Slag Conference, Tampa, Clf., 21 October, 2008.
33.Lambe, T.W., “The Engineering Behavior of Compacted Clay, Soil Mechanics And Foundations Division, Vol. 84, No. SM2, pp. 1955-1~1955-35, 1958.
34.Mohamed, A.EL-S. & Ossama, M.M., “On Measuring Swelling Pressure By Two methods, pp. 775-783, 7th Regional Conference, SMFE, Africa, 1980.
35.Montgomery, D. & Wang, G., “Preliminary Laboratory Study of Steel Slag for Blended Cement Manufacture, Materials Forum, Vol.15, No. SM4, pp. 374-382, 1991.
36.Motz, H., “Utilisation of Steel Slag in Germany–Technical and Environmental Aspects, Institut für Baustoff-Forschung e.V.(FEhS), Building Materials Institute, Duisburg, Germany, p. 8, 2008.
37.Porter, A.A. & Nelson, J.D., “Strain Controlled Testing of Expansive Soils, pp. 34-44, Proceedings 4th International Conference on Expansive Soils, ASCE, Denver, 1980.
38.Taylor, R. K. & Cripps, J. C., “Weathering Effects: Slopes in Mudrocks and Over-consolidated Clay, Geotechnical Engineering and Geomorphology, New York: John Wiley & Sons, 1987.
39.Turner Fairbank Highway Research Center, “Material Description for Steel Slag and the Application of Steel Slag on Asphalt Concrete, Georgetown, USA, 2007.
40.Viklund-White, C. & Ye, G., “Utilization and Treatment of Steelmaking Slags, Proc. Global Symposium on Recycling, Waste Treatment And Clean Technology, Vol.1, pp. 337-345, 1999.
41.Wang, G., “Determination of the Expansion Force of Coarse Steel Slag Aggregate, Construction And Building Materials, Vol. 24, No. SM10, pp. 1961-1966, 2010.

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