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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳建辰
研究生(外文):Chien-Chen Chen
論文名稱:無機聚合物添加紅黏土材料之性能研究
論文名稱(外文):Capability of Material on Geopolymer Adding Red Clay
指導教授:吳傳威吳傳威引用關係
口試委員:鄭大偉蕭興臺
口試日期:2014-07-12
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:158
中文關鍵詞:紅黏土無機聚合物工作度流度值
外文關鍵詞:Red clayGeopolymerWorkabilityFlow Test
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紅黏土為製作紅土磚之主要材料,目前國內紅磚用量漸減,而飛灰則為燃煤發電之廢棄物,若能一方面提升紅黏土之應用契機,另一方面加入廢棄物回收再利用之理念,將有利於永續環保之推動。本研究採用無機聚合物,嘗試以直接添加紅黏土,及以飛灰置換變高嶺土膠結紅黏土等方面探討其力學性能。實驗研究首先以純無機聚合物添加紅黏土或粗砂細骨材,及以不同比例之飛灰置換原無機聚合物配比中之變高嶺土等三項實驗做為基本對照組。其後則以飛灰置換變高嶺土之無機聚合物再添加紅黏土或粗砂進行實驗探討。實驗結果顯示添加紅黏土與置換飛灰皆有影響工作度的問題,其抗壓強度雖無法達到原配比者,但已超過國家一級磚標準。成本降低本來就必須承擔相當的代價,本研究發現部分替代無機聚合物原配比材料,其力學性能並未大幅降低,且多半尚屬穩定,對環境永續發展可有相當之貢獻。

Red clay is the major material used for manufacturing bricks, and the requirement was reducing in the resent age. Fly ash is a by-product of generating electricity of burning coal. If there is a way on one hand may increase the chance of using red clay, and on the other hand can enhance the idea of reusing waste materials, it would help in pushing environmental protection. The present research was fulfilled at first added red clay or coarse sand into the original formula geopolymer to test its mechanical properties. Meanwhile, fly ash was used to partially substitute metakaolin in geopolymer to conducted the similar tests. The resulting data of these three sets of experiment were used as contrasts for the later works. Then red clay or coarse sand was added to the geopolymer with fly ash replace metakaolin. During the process of making these specimens, it was found that somehow the workability may be a key point. The compressive strength of the said specimen may not be as good as the one of pure geopolymer, but they did exceed the requirement of Class-I brick of national standard. Reducing the cost would always have to pay the price. It is found that the mechanical properties of the newly formulated geopolymer would not reduce drastically but perform steadily. It would indeed contribute to the everlasting development of the environment.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 x
圖目錄 xv
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法 2
1.4 研究流程圖 4
第二章 文獻回顧 5
2.1 林口臺地之紅黏土 5
2.1.1 前言 5
2.1.2 紅黏土之礦物組成 5
2.1.3 紅黏土中各種粘土礦物之構造及性質 5
2.1.3.1 粘土礦物 5
2.1.3.2 非粘土礦物 6
2.1.4 紅黏土之化學元素組成 7
2.1.5 紅黏土之應用 7
2.2 燃煤飛灰 7
2.2.1 前言 7
2.2.2 燃煤飛灰之由來 7
2.2.3 燃煤飛灰之種類 8
2.2.4 燃煤飛灰之化學及物理性質 8
2.2.4.1 化學性質 8
2.2.4.2 物理性質 9
2.2.5 燃煤飛灰之產量 11
2.2.6 燃煤飛灰之資源化應用 12
2.2.7 燃煤飛灰可製成無機聚合物之特性 15
2.3 無機聚合物 16
2.3.1 前言 16
2.3.2 無機聚合物之反應機制 16
2.3.3 無機聚合物之材料組成 18
2.3.4 無機聚合物之特性 20
2.3.4.1 耐腐蝕性及耐久性 20
2.3.4.2 耐高溫及防火特性 21
2.3.4.3 早期強度 22
2.3.5 無機聚合物之應用 22
2.3.5.1 土木、建築 22
2.3.5.2 防火、耐高溫 24
2.4 國家標準紅磚強度 26
第三章 實驗計畫 27
3.1 實驗設備、工具 27
3.1.1 高溫爐 27
3.1.2 電子磅秤 29
3.1.3 速度可調式機械攪拌機 31
3.1.4 微電腦式烘箱 32
3.1.5 碎土機 32
3.1.6 搖篩機 33
3.1.7 凡士林 34
3.1.8 試體施作所需之模具、工具 34
3.1.9 萬能試驗抗壓機 35
3.1.10 流度試驗機 36
3.2 實驗材料 37
3.2.1 無機聚合物 37
3.2.1.1 高嶺土 37
3.2.1.2 變高嶺土 39
3.2.1.3 氫氧化鈉水溶液 40
3.2.1.4 矽酸鈉溶液(水玻璃) 41
3.2.1.5 玻璃粉 43
3.2.2 燃煤飛灰 44
3.2.3 紅黏土 46
3.2.4 砂石 47
3.3 試驗規劃 48
3.4 純無機聚合物製作 49
3.5 實驗方法及流程 50
3.5.1不同比例飛灰取代無機聚合物中變高嶺土 50
3.5.2 無機聚合物額外添加紅黏土 52
3.5.3 無機聚合物額外添加粗砂 55
3.5.4 不同比例之飛灰取代變高嶺土並額外添加紅黏土 59
3.5.5 不同比例飛灰取代變高嶺土並額外添加粗砂 63
3.6 分析檢測 67
3.6.1 比重、吸水率、乾縮率之測試 67
3.6.2 抗壓強度試驗 67
3.6.3 流度試驗 68
第四章 實驗結果與討論 69
4.1 無機聚合物中以不同比例之飛灰取代變高嶺土 69
4.1.1 飛灰取代變高嶺土比例0 % 69
4.1.2 飛灰取代變高嶺土比例5 % 70
4.1.3 飛灰取代變高嶺土比例7.5 % 71
4.1.4 飛灰取代變高嶺土比例10 % 73
4.1.5 飛灰取代變高嶺土比例15 % 74
4.1.6 飛灰取代變高嶺土比例20 % 75
4.1.7 飛灰取代變高嶺土結果分析 76
4.2 無機聚合物額外添加紅黏土 77
4.2.1 額外添加紅黏土比例1:0.25 78
4.2.2 額外添加紅黏土比例1:0.5 79
4.2.3 額外添加紅黏土比例1:0.75 80
4.2.4 額外添加紅黏土比例1:1 81
4.2.5 額外添加紅黏土比例1:1.5 83
4.2.6 無機聚合物額外添加紅黏土結果分析 84
4.3 無機聚合物額外添加粗砂 85
4.3.1 額外添加粗砂比例1:1 85
4.3.2 額外添加粗砂比例1:2 87
4.3.3 額外添加粗砂比例1:3 89
4.3.4 額外添加粗砂比例1:4 90
4.3.5 額外添加粗砂比例1:5 92
4.3.6 無機聚合物額外添加粗砂結果分析 94
4.4 不同比例飛灰取代變高嶺土並額外添加紅黏土 94
4.4.1 額外添加紅黏土比例1:0.25 94
4.4.2 額外添加紅黏土比例1:0.5 96
4.4.3 額外添加紅黏土比例1:0.75 98
4.4.4 額外添加紅黏土比例1:1 100
4.4.5 額外添加紅黏土比例1:1.5 101
4.4.6 不同比例飛灰取代變高嶺土並額外添加紅黏土之結果分析 103
4.5 不同比例飛灰取代變高嶺土並額外添加粗砂 105
4.5.1 額外添加粗砂比例1:1 105
4.5.2 額外添加粗砂比例1:2 107
4.5.3 額外添加粗砂比例1:3 109
4.5.4 額外添加粗砂比例1:4 111
4.5.5 額外添加粗砂比例1:5 113
4.5.6 不同比例飛灰取代變高嶺土並額外添加粗砂之結果分析 115
第五章 結論與建議 117
5.1 結論 117
5.2 建議 118
參考文獻 120
附錄:實驗數據 124


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