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研究生:吳瑋騰
研究生(外文):Wei-teng Wu
論文名稱:輕量化無機聚合物耐火填充材料之開發研究
論文名稱(外文):Development of Light weight Geopolymer Filler for Fire Resistant
指導教授:吳傳威吳傳威引用關係
指導教授(外文):Chuan-wei Wu
口試委員:雷明遠鄭大偉
口試委員(外文):Ta-Wui Cheng
口試日期:2012-07-20
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:土木與防災研究所
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:99
中文關鍵詞:無機聚合物耐火性能防火門發泡古蹟修復
外文關鍵詞:KaoliniteGeopolymerMonumentsrepair
相關次數:
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依據CNS 11227之防火門標準,在925℃燃燒1小時,門背面溫度未超過260℃為A級門。近年開發之無機聚合物材料具有耐高溫、強度高、不具毒性、熱膨脹係數小、不易腐蝕、對環境無害、節能等特性,前期實驗研究已充分証實其效果。然而無機聚合物耐高溫的性能雖佳,但其自重甚大,若作為防火門填充材則宜適當輕量化。本研究則嘗試以增加孔隙之方式達到減低重量,同時亦可增加防火耐火效能。
增加孔隙最直接的方式即使用發泡劑。傳統發泡劑大致分為兩類,水性發泡劑及鋁粉。本研究以發泡劑種類、掺入比例為實驗參數,製作厚度(4cm)之試體餅。試驗時正面以1000 ℃之火焰噴燒,再量測試體餅背面選定各點溫度以測試耐火性能。實驗結果顯示使用5%水性發泡劑之無機聚合物,其重量可減少12%,其中厚度為4cm之試體當以火焰噴燒1小時,背面中心點溫度約241度,已可達到我國A級防火門之標準需求。


According to the national standard for fire resistant doors, CNS 11227, after burning under 925 ℃ for one hour, the temperature behind the door does not exceed 260 ℃, it is a Class A door. A recent developed material, namely geopolymer, is known to have the properties of heat resistance, high strength, non-toxic, lower thermal expansion coefficient, and difficult to corrode. It is also nearly no harm to the environment, and energy-saving. However, the performance of heat resistance of geopolymer is excellent, but its weight is quite heavy. if appropriate lightweight fill material should be as fire doors. The present study is attempts to increase the porosity in order to reduce its weight as well as the fire insulation.
The most direct way to increase porosity is the use of foaming agents. Traditional foaming agents are roughly divided into two categories; water-based and aluminum powder. In this study, the types of foaming agent, and the incorporation ratios were taken as the experimental parameters to make the specimen with 4cm thickness. During the experiment, the front side of the specimen was sprayed with flame at 1000 ° C, the temperature in the back of the specimen was measured in at least an hour duration. The results revealed that while used 5% water-based foaming agent, the weight of specimen reduced up to 12%, the temperature behind the specimen was only about 241 ℃. It has achieved the national standard for Class A fire resistant doors.


中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究目的及方法 2
1.4 研究流程圖 3
1.5 預期成果 4
第二章 文獻回顧 5
2.1 耐火材料 5
2.1.1 耐火材料介紹 5
2.1.2耐火物分類 6
2.1.3煅燒 6
2.1.4燃燒的意義 7
2.1.5熱耐火材料 7
2.2 CNS11227 8
2.3 耐火披覆 9
2.3.1 耐火披覆材料之分類 9
2.3.2防火披覆材料於土木上的應用 11
2.4 無機聚合物 12
2.4.1 無機聚合物之發展沿革 12
2.4.2 無機聚合物形成條件 12
2.4.3 無機聚合物的特性 15
2.4.4 無機聚合物之相關應用 17
第三章 試驗計畫 18
3.1 試驗規劃 18
3.2 試驗材料 19
3.2.1 無機聚合物 19
3.2.2鋁粉發泡劑 26
3.2.3 水性發泡劑 27
3.3試體製作 33
3.3.1 實驗一 純無機聚合物 33
3.3.2實驗二 鋁粉發泡高度試驗 34
3.3.3實驗三無機聚合物鋁粉發泡不同攪拌時間試驗 35
3.3.4 實驗四 實驗五 水性與油性發泡劑添加試驗 37
3.3.5 試體之比重量測 39
3.3.6 耐火隔熱試驗 40
第四章 試驗結果與討論 41
4.1實驗一 純無機聚合物 41
4.1.1噴燒試驗 42
4.1.2噴燒試驗結果討論 42
4.2實驗二 鋁粉發泡高度試驗 44
4.2.1 高度測試試驗結果 46
4.2.2比重發泡率量測 51
4.2.3膨脹率 51
4.2.4發泡試驗結果討論 52
4.2.5 噴燒試驗 53
4.2.6 噴燒總試驗結果討論 58
4.2.7本結果與前期結果比較 59
4.3實驗三無機聚合物鋁粉發泡不同攪拌時間試驗 60
4.3.1 攪拌時間與鋁粉厚度試驗結果 60
4.3.2各攪拌時間比重發泡率量測 66
4.3.3發泡率 67
4.3.4 發泡試驗結果討論 68
4.3.5噴燒攪拌10分鐘試體試驗 69
4.3.6 噴燒試驗結果討論 74
4.4實驗四無機聚合物拌合水性發泡劑試驗及比重量測 75
4.4.1 試驗結果 75
4.4.2比重發泡率量測 76
4.4.3鋁粉發泡與水性發泡比重之比較 78
4.4.4 噴燒試驗 79
4.4.5 噴燒試驗結果討論 84
4.5實驗五無機聚合物拌合油性發泡劑試驗及比重量測 85
4.5.1 試驗結果 85
4.5.2比重發泡率量測 86
4.5.3水性與油性發泡劑之比較 87
4.5.4 噴燒試驗 89
4.5.5噴燒試驗結果討論 94
第五章 結論與建議 95
5.1 結論 95
5.2 建議 96
參考文獻 97


參考文獻
期刊
[1]內政部統計處火災統計分析100年
[2]內政部建築研究所,建築物結構耐火技術之研究
[3].內政部建築研究所,建築物結構耐火技術之研究
[4]CNS1127規範
[5]GEOPLOYMER INTERNATIONAL CONFERENCE,GEOPLOYMER 05, JUNE 2005.
[6]Davidovites, J. and Davidovites, M., Geopolymer : Room-tempurature ceramic matriz for composites, Ceramic Engineering Science Proceedings, Vol. 9, pp. 835-841
論文
[7]余泓育,「輕質無機聚合物之耐火性能研究」,碩士論文,台北科技大學土木與防災研究所,2010
[8]方禎璋,「無機聚合物耐火性能研究之其在結構補強之應用」,博士論文,台北科技大學土木與防災研究所,2010
[9]戴詩潔,「高嶺石鋁矽酸鹽聚合材料之研究」,碩士論文,國立臺北科技大學材料及資源工程系碩士班,台北,2005。
[10]何恭毅,「無機聚合物膠結古蹟夯土材料之物性研究」,碩士論文,台北科技大學土木與防災研究所,2011
[11]邱俊萍,「利用高爐爐渣製成無機聚合材料之研究」,碩士論文,台北科技大學材料與資源系,台北,2002年

[12]枋吟霞,利用焚化灰渣之水淬熔渣製成無機聚合材料之研究,碩士論文,國立臺北科技大學資源工程研究所,台北2008。
書籍
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[14]鄭武輝 譯 台北縣 窯業操作財團法人徐氏基金會 1998.03第27頁
[15]宋希文 耐火材料工藝學 北京市 化學工業出版社 2008.01第273,290頁
[16]鍾松政,防火塗料的現況與發展趨勢,化工資訊與商情,2008年5月,p17-23。
[17]鍾松政,防火塗料的現況與發展趨勢,化工資訊與商情,2008年5月,p17-23。
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[21]J. G. S. Van Jaarsveld, J. S. J. Van Derventer and L. Lorenzen, "The potentiall use of geopolymeric materials to immobolise toxic metals: Part Ι Theory and applications", Minerals Engineering, vol. 10, 1997, pp. 659-669
[22]J. Davidovits, R. Davidovits, and C. James, "Fire Safety for Concrete Structures in Tunnels", Proceeding of Geopolymer,,99Second International Conference, France, 1999, pp.165-170.
[23]R.E. Lyon, P. N. Balaguru, A. Foden, U. Sorathia, J. Davidovits, M. Davidovits, "Fire-resistant Aluminosilicate Composites"Fire and Materals, vol. 21, 1997, pp.67-73.
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