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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉秉軍
研究生(外文):Ping-Chun Liu
論文名稱:轉爐石取代混凝土中天然細骨材之研究
論文名稱(外文):Study on substituted BOF slag for fine aggregate on concrete
指導教授:鄭大偉鄭大偉引用關係
指導教授(外文):Ta-Wui Cheng
口試委員:吳佳正林凱隆柯明賢
口試委員(外文):Kae-Long LinMing-Sheng Ko
口試日期:2011-11-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:資源工程研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:轉爐石轉爐石安定化再生骨材擦洗技術螯合處理
外文關鍵詞:BOF slagStabilization of BOF slagRecycledAggregatesScrubbingChelating reaction
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轉爐石作為一貫煉鋼作業下之副產品,具有高硬度、高比重、高強度及低磨損率等優秀之工程性質。作為逐漸匱乏之天然骨材替代品相當具有潛力及可行性。而根據統計,台灣地區轉爐石年產量於2011年統計以超過150萬公噸,龐大之產量使轉爐石急需一資源再生利用途徑之急迫性。惟因轉爐石中於產出時添加之過量游離氧化鈣(生石灰),會導致轉爐石與水氣緩慢反應消解成氫氧化鈣,導致體積膨脹,造成工程應用上之危險性,故尋找一穩定轉爐石之方法為一重要課題。

  本研究針對轉爐石進行擦洗及草酸螯合處理,並測定其游離氧化鈣含量、體積膨脹率、晶相及顯微結構分析,並以處理後之轉爐石為細骨材製成水泥砂漿試體,置入水中養護不同齡期,測定其物理性質、機械性質、超音波傳導速率及體積膨脹率,探討轉爐石取代混凝土中天然細骨材之可行性。

  實驗結果顯示,經擦洗及草酸螯合處理後之轉爐石,其游離氧化鈣含量及體積膨脹率皆大幅下降,同時處理後之轉爐石製成之水泥砂漿試體,更擁有良好之機械性質及穩定性,顯示經安定化後之轉爐石具有取代天然細骨材之應用空間及可行性。


Basic Oxygen Furnace slag (BOF slag) is a by-product of steel-making process. It’s a suitable material for construction due to its high hardness, high specific gravity, high strength and low abrasion rate. In Taiwan, the annual output of BOF slag is more than 1.5 million tonnes and it become a pressing problems on BOF slag recycling. However, due to the production of BOF slag was added in excess of free-calcium oxide(lime), it causes the volume expansion when BOF slag react with water and become potential risk factor on engineering applications, So finding a way to stabilize BOF slag is an important issues.

In this study, we scrub BOF slag and chelation treatment between BOF slag and oxalic acid to stabilize BOF slag and determine the free calcium oxide content, volume expansion, crystal phase and microstructure analysis. After the stabilization process, we use BOF slag as fine aggregate made cement mortar, After a period of time, we determine its physical properties, mechanical properties, ultrasound conduction velocity and mortar’s volume expansion to investigate Feasibility of BOF slag as fine aggregate using on concrete.

After scrubbed and chelation treatment, BOF slag will be much stable than fresh BOF slag with the low free-CaO content and volume expansion. At the same time, Cement mortar made by treated BOF slag has excellent mechanical properties and stability. The result shows that BOF slag after the stabilization is feasible for application of space on concrete.


摘 要....................................................i
ABSTRACT.................................................ii
誌 謝...................................................iv
目 錄....................................................v
表目錄...................................................ix
圖目錄....................................................x
第一章 緒論...............................................1
第二章 文獻回顧...........................................3
2.1 轉爐石之產出及基本特性................................3
2.1.1 轉爐石產出流程......................................3
2.1.2 轉爐石之物理性質....................................5
2.1.3 轉爐石之化學性質....................................6
2.1.4 轉爐石之溶出性質....................................9
2.1.5 轉爐石之應用現況....................................9
2.1.6 轉爐石之安定化.....................................11
2.2 骨材.................................................16
2.2.1 骨材之來源.........................................16
2.2.2 骨材之種類.........................................16
2.2.3 人造骨材...........................................16
2.3 草酸.................................................19
2.3.1草酸之物化性質......................................19
2.3.2草酸之應用..........................................20
2.4 擦洗處理.............................................21
2.4.1擦洗處理之機制......................................21
2.4.2擦洗之影響因素......................................23
2.4.3擦洗技術之應用......................................25
2.5 小結.................................................26
第三章 研究方法及步驟....................................27
3.1 實驗材料.............................................27
3.1.1 轉爐石.............................................27
3.1.2 草酸...............................................28
3.1.3 波特蘭水泥.........................................29
3.1.4 標準砂.............................................29
3.2 實驗儀器設備.........................................29
3.2.1 製程儀器設備.......................................30
3.2.1.1 超音波震盪機.....................................30
3.2.1.2 溼式烘箱.........................................30
3.2.1.3 攪拌器...........................................31
3.2.1.4 擦洗機...........................................32
3.2.2 分析儀器設備.......................................33
3.2.2.1 X光繞射分析儀....................................33
3.2.2.2 浸水膨脹試驗設備.................................34
3.2.2.3 掃描式電子顯微鏡.................................35
3.2.3 材料性質儀器設備...................................36
3.2.3.1 萬能試驗機.......................................36
3.2.3.2 千分儀...........................................37
3.2.3.3 費開氏針.........................................38
3.2.3.4 可攜式超音波偵測儀...............................38
3.2.3.5 電子比重計.......................................39
3.3 實驗方法及流程.......................................40
3.3.1 實驗流程...........................................40
3.3.2 實驗配比...........................................43
3.3.3 試驗方法...........................................45
3.3.3.1 浸水膨脹試驗.....................................45
3.3.3.2 凝結時間試驗.....................................45
3.3.3.3 抗壓強度試驗.....................................45
3.3.3.4 抗折強度試驗.....................................46
3.3.3.5 物理性質試驗.....................................46
3.3.3.6 砂漿試體膨脹試驗.................................47
第四章 結果與討論........................................48
4.1 轉爐石安定化處理.....................................48
4.1.1 轉爐石之進水膨脹試驗...............................48
4.1.2 擦洗技術應用於轉爐石表面游離氧化鈣去除.............48
4.1.3利用草酸螯合轉爐石中之游離氧化鈣....................54
4.1.4小結................................................56
4.2 以轉爐石為細骨材製成水泥砂漿試體.....................57
4.2.1 BOF-A系列..........................................57
4.2.1.1 硬化凝結試驗結果.................................57
4.2.1.2 抗壓強度試驗結果.................................58
4.2.1.3 抗折強度試驗結果.................................66
4.2.1.4 砂漿體積膨脹率試驗結果...........................69
4.2.1.5 超音波波速試驗結果...............................71
4.2.1.6 砂漿物理性質試驗結果.............................72
4.2.1.7 BOF-A轉爐石系列小結..............................78
4.2.2 BOF-B系列..........................................79
4.2.2.1 砂漿體積膨脹率試驗結果...........................79
4.2.2.2 抗壓強度試驗結果.................................81
4.2.2.3 抗折強度試驗結果.................................84
4.2.2.4 超音波波速試驗結果...............................85
4.2.2.5 物理性質試驗結果.................................86
4.2.2.6 BOF-B轉爐石系列小結..............................88
4.3草酸使用量及處理成本之評估............................90
第五章 結論及建議........................................91
5.1 結論.................................................91
5.2 建議.................................................92
參考文獻.................................................93



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