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研究生:林經堯
研究生(外文):Ching-YaoLin
論文名稱:橡膠粉輸氣混凝土配比對阻尼比影響之研究
論文名稱(外文):A Study on the Damping Ratio of Rubber and AirEntraining Concrete
指導教授:姚昭智姚昭智引用關係
指導教授(外文):George C. Yao
學位類別:博士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:建築學系碩博士班
學門:建築及都市規劃學門
學類:建築學類
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:118
中文關鍵詞:橡膠粉輸氣劑阻尼比衝擊鎚實驗微振動
外文關鍵詞:RubberAir Entraining AgentDamping ratioImpact hammer testAmbient vibration
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高科技廠房內部機器及管線振動,一般會經由樓板傳遞至機座,因而導致精密機台生產良率降低。廠房樓板、基座絕大部分均由RC材料所構成,因此為解決此振動問題,以確保廠房高精度設備儀器正常運行,本研究探討在混凝土材料中以#40橡膠粉替代部分細骨材、添加適當比例之輸氣劑、改變配比對混凝土齡期阻尼比之影響。本研究除規劃抗壓強度實驗,測得其抗壓強度與彈性係數外,亦規劃懸臂試體進行衝擊鎚動態實驗量測其阻尼。另外,也將求得高阻尼比之最佳配比,應用於RC樓板試體以了解對於實際樓板減振之系統行為。最後並以電腦模擬分析RC樓板試體之模型,並將分析結果與實驗結果進行比對,以印證實驗與電腦模型分析之相互關係。
依據實驗結果,以#40橡膠粉替代比例在1.0~5.0%時,抗壓強度會降低10.0~33.0%;再添加輸氣劑比例13%時,抗壓強度會降低41.0~66.0%。混凝土中以橡膠粉替代部分細骨材,當試體齡期達到24~48週時,阻尼比會趨於穩定。以#40橡膠粉替代比例在1.0%,阻尼比最多可提昇166%,而以#40橡膠粉替代比例在2.0%、輸氣劑添加比例在13.0%,阻尼比最多則可提昇179%。
進行衝擊鎚實驗後,得到實驗之RC樓板試體自振頻率時之傳遞函數峰值為1.62mg/N,而增打厚度3cm之橡膠粉輸氣混凝土樓板試體則為0.42mg/N,傳遞函數峰值降低了3.86倍。另外,藉由電腦模擬分析共振狀態時,一般RC樓板試體之反應加速度平均為1.66mg,而增打厚度3cm之橡膠粉輸氣混凝土樓板試體則為0.46mg,反應加速度降低了3.60倍。由此可印證,可以使用電腦模擬方式來計算振動降低量。
The yield rate of hi-tech factories may decrease due to the excessive vibration of machinery and pipelines transferred through RC floors to the foundations of precision tools. To solve this problem and ensure the regular operation of precision tools, this study presents an experimental study of the damping ratio and related mechanical properties of rubber and air entraining concrete, which is made by partially replacing fine aggregate in concrete with #40 rubber powder and addition of air entraining agent. The effect of the mixing ratio on the mechanical properties, such as the compression strength and Young’s modulus, of concrete cylinders with different rubber admixtures and air entraining agent is discussed. The results of impulse experiments to determine the damping ratios of cantilever beams made of the rubber air entraining concrete are presented. Finally, the computer simulation was conducted to compare with the result of experiment and to proof the relationship between them.
According to the result of experiment, for replacement with #40 rubber at 1.0-5.0% volume, the compressive strength decreased by 10.0-33.0%. For replacement with #40 rubber at 1.0-5.0% volume and the adding of 13% AE agent, the compressive strength decreased by 41.1-66.0%. The rubber concrete specimen’s damping ratio would reach a stable condition at the age of 24-48 weeks. Specimen of replacement with #40 rubber at 1.0% volume, the damping ratio could increase by 166% and further, adding 13% AE agent , the damping ratio could increase by 179%.
An impact hammer was used to excite the specimen of RC slab. The peak value of natural frequency from transfer function can be determined as 1.62 mg/N. After adding 3 cm of rubber and air entraining concrete, the peak value was changed to 0.42 mg/N which decreased by 3.86 times. In the other way, the computer simulation was conducted to analyze the condition of resonance. Generally, the average response acceleration of RC slab is 1.66 mg. After adding 3 cm of rubber and air entraining concrete, the average response acceleration was changed to 0.46 mg which decreased by 3.60 times. This study can be the reference to calculate the decrement of vibration.
■ 中文摘要.........................................................................................................Ⅰ
■ 英文摘要.........................................................................................................Ⅱ
■ 誌謝.................................................................................................................Ⅲ
■ 目錄.................................................................................................................Ⅴ
■ 表目錄............................................................................................................ Ⅷ
■ 圖目錄.............................................................................................................Ⅸ
■ 照片目錄.........................................................................................................ⅩⅠ


第一章 緒論
1-1 研究動機與目的........................................................................................... 1
1-2 研究方法與研究範圍....................................................................................3
1-3 論文架構........................................................................................................5
1-4 本文適用範圍............................................................................................... 6


第二章 文獻回顧與前置實驗研究
2-1 樓地板振動傳遞之研究................................................................................7
2-2 橡膠粉之應用研究........................................................................................7
2-3 輸氣劑之性質分析研究................................................................................9
2-4 橡膠粉混凝土靜力行為分析研究................................................................9
2-5 橡膠粉混凝土動力特性之分析研究..........................................................12
2-6 橡膠粉混凝土之前置實驗與研究………………………………………..13
2-7 小結..............................................................................................................19


第三章 基本理論
3-1 含阻尼之自由振動......................................................................................21
3-2 對數遞減法理論分析..................................................................................22
3-3 懸臂樑自振頻率之預估..............................................................................24


第四章 實驗計劃
4-1 試體規劃
4-1-1 抗壓強度實驗試體................................................................................31
4-1-2 配比規劃................................................................................................31
4-1-3 衝擊鎚實驗試體....................................................................................34
4-2 實驗材料......................................................................................................35
4-3 試體製作......................................................................................................41
4-4 實驗設備......................................................................................................43
4-5 實驗方法
4-5-1 抗壓強度實驗.......................................................................................46
4-5-2 彈性係數實驗.......................................................................................47
4-5-3 衝擊鎚實驗...........................................................................................50


第五章 實驗結果與分析
5-1 混凝土之靜力性質
5-1-1 配比與抗壓強度之關係........................................................................53
5-1-2 配比與彈性係數之關係........................................................................57
5-2 混凝土之動態性質
5-2-1 衝擊鎚實驗結果....................................................................................64
5-2-2 配比對阻尼比之影響............................................................................67
5-3 小結..............................................................................................................75


第六章 樓板之減振實驗
6-1 樓板試體編號..............................................................................................77
6-2 試體規劃製作
6-2-1 RC樓板................................................................................................77
6-2-2 RC樓板增厚部分................................................................................79
6-3實驗設備與方法
6-3-1 起振機實驗..........................................................................................80
6-3-2 衝擊鎚實驗..........................................................................................83
6-4 小結..............................................................................................................90


第七章 電腦模擬分析
7-1 電腦模擬分析流程......................................................................................91
7-2 電腦模擬模型建立......................................................................................92
7-3 電腦模擬分析結果......................................................................................96
7-4 反應歷時紀錄…………………………………………………………..…99
7-5 小結............................................................................................................103


第八章 結論
8-1 結論............................................................................................................105
8-2 建議與後續研究........................................................................................107


參考文獻............................................................................................................109


附錄
附錄A…………………………………………………………………………113

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2. 邱子銓(2005), 建築物衰減特性研究, 碩士論文,國立成功大學建築研究所,台南。
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