跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.192.38.248) 您好!臺灣時間:2022/11/27 00:57
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:婁智鈞
研究生(外文):Chih-Chun Lou
論文名稱:焚化爐底渣用於土石填方的資源化再生材料之成效研究
論文名稱(外文):Using Incinerator Bottom Ash as a Resource for Enhancing the Applicability of Earth Fills
指導教授:張達德張達德引用關係
指導教授(外文):Ta-Teh Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:111
中文關鍵詞:底渣氧化鈣小型哈佛夯實試驗標準夯實試驗
外文關鍵詞:Bottom ashCalcium OxideHarvard Miniature Compaction TestStandard Compaction Test
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:189
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
台灣焚化爐底渣組成成份中,氧化鈣含量超過20%。按照美國材料試驗協會(ASTM)之定義,氧化鈣含量超過10%屬膠結性、自硬性佳的材料。且底渣經處理後,其化學性質屬無毒害物質,歐美等先進國家已廣泛運用多年。故將高氧化鈣含量的底渣用於土石填方,不但可提高土石方強度,亦可消化大量焚化爐底渣。使焚化爐底渣轉型成為再生材料,以達到循環經濟、環保節能及資源永續發展的目標與精神。
本研究規劃以重量100%為基準,將紅土和粉砂拌合10%、20%、30%、40%、50%的過篩底渣。利用小型哈佛夯實模與標準夯實模製作夯實試體,並在攝氏21度、相對濕度大於90%之恆溫恆濕環境試驗機中進行養護。經齡期7天、14天、28天等養護期後,以單壓試驗結果分析其強度發展。底渣與土壤拌合後,因產生火山灰效應使土壤顆粒間產生膠結作用,使得土壤顆粒緊密結合而提升強度。
研究結果顯示,底渣改良紅土之小型哈佛夯實試體、標準夯實試體與未經底渣改良試體相比,強度分別提升約10倍、9.7倍;底渣改良粉砂之小型哈佛夯實試體與未經底渣改良試體相比,強度提升約5.5倍,改良成效顯著。而變異數分析結果確認配比、養護時間與強度具有顯著關係。試體單壓強度的增加表示凝聚力有所提升,故針對現地土石方進行底渣改良,可強化土石性能,使土石提高承載力及增加抗地表逕流沖刷之成效。

Taiwan incinerator bottom ash in composition, calcium oxide content exceeding 20%. According to United States society for testing and materials (ASTM) definitions of calcium oxide content exceeding 10% is the cementing material. Bottom ash treatment, their property is a non-toxic material, and other advanced countries in Europe and America have been widely used for many years. So the high content of calcium oxide bottom ash for soil-stone fill, not only to improve the strength of earthwork and stonework can also process a lot of incinerator bottom ash. Incinerator bottom ash into recycled materials, in order to achieve circular economy, environmental protection and energy saving and sustainable development objectives.
Preparation of test specimens using Harvard Miniature Compaction Test and Standard Compaction Test , mixing 10%, 20%, 30%, 40%, 50% the amount of bottom ash in lateritic soil with a total weight of 100% for the benchmark. Cure compacted test specimens in an airtight, moisture proof container at a temperature of 21℃, relative humidity greater than 90% for the specified curing period of 7days, 14days, 28days. Based on the analysis of single pressure test its strength development. Bottom ash after mixing with the soil, soil particles caused due to volcanic ash effect cementation, soil particles combine and enhance the strength.
Research shows that Harvard Miniature Compaction specimens of bottom ash modified clay, strength increase about 10 times; Bottom ash modified standard compaction of clay specimens strength lifting about 9.7 times; Bottom ash Harvard Miniature Compaction of silty sand specimens strength upgrading about 5.5 times. ANOVA results confirmed significant proportion, curing time and strength. Specimen single pressure increase cohesion strength has improved. Bottom ash upgrading the Earth load and increase the effect of runoff erosion resistance.

目錄
摘要..............................................................................................................I
Abstract ...................................................................................................... II
致謝...........................................................................................................IV
目錄............................................................................................................ V
圖目錄.................................................................................................... VIII
表目錄.......................................................................................................XI
第一章 緒論.......................................................................................... 12
1.1 前言............................................................................................... 12
1.2 研究目的與動機........................................................................... 13
1.3 研究內容....................................................................................... 14
第二章 文獻回顧與研究背景.............................................................. 15
2.1 底渣介紹....................................................................................... 15
2.1.1 廢棄物組成.............................................................................. 17
2.1.2 底渣來源.................................................................................. 18
2.1.3 底渣之物理特性...................................................................... 19
2.1.4 底渣之化學特性...................................................................... 22
2.1.5 底渣之基本物性...................................................................... 24
2.1.6 焚化爐底渣之重金屬特性...................................................... 25
2.1.7 底渣清洗再處理...................................................................... 28
2.1.8 國內垃圾焚化底渣之現況分析.............................................. 30
2.1.9 國外垃圾焚化底渣再利用...................................................... 35
2.2 土壤穩定法之相關研究............................................................... 40
2.3 石灰穩定法................................................................................... 42
焚化爐底渣用於土石填方的資源化再生材料之成效研究
VI
2.3.1 石灰種類.................................................................................. 43
2.3.2 石灰之改良與穩定.................................................................. 43
2.3.3 石灰與黏土之化學作用.......................................................... 45
2.3.4 影響石灰穩定效果之因素...................................................... 47
2.3.5 石灰穩定之適用範圍.............................................................. 49
2.3.6 石灰-飛灰改良紅土之成果 .................................................... 50
2.4 紅土添加石灰後的工程特性....................................................... 51
第三章 研究內容與方法...................................................................... 53
3.1 土壤基本性質試驗....................................................................... 55
3.2 小型哈佛夯實試驗....................................................................... 55
3.2.1 試驗儀器.................................................................................. 55
3.2.2 試驗步驟.................................................................................. 57
3.3 標準夯實試驗試驗....................................................................... 57
3.3.1 試驗儀器.................................................................................. 57
3.3.2 試驗步驟.................................................................................. 59
3.4 無圍壓縮強度試驗....................................................................... 59
3.4.1 試驗儀器.................................................................................. 59
3.4.2 試驗步驟.................................................................................. 61
3.5 變異數分析................................................................................... 63
第四章 試驗結果分析研討.................................................................. 67
4.1 基本性質試驗結果....................................................................... 67
4.2 氧化鈣含量估算方式................................................................... 69
4.3 改良土樣之最佳含水量與最大乾密度 ...................................... 70
4.4 單壓試驗結果與分析(CH+底渣)................................................ 71
4.5 單壓試驗結果與分析(SM-ML+底渣) ........................................ 80
焚化爐底渣用於土石填方的資源化再生材料之成效研究
VII
4.6 變異數分析結果............................................................................... 82
第五章 結論與建議.................................................................................. 84
5.1 結論................................................................................................... 84
5.2 建議................................................................................................... 86
參考文獻....................................................................................................... 87
附錄 A 含水量與乾密度關係圖 (標準夯實試驗,紅土+底渣).............. 91
附錄 B 含水量與乾密度關係圖 (小型哈佛夯實試驗,紅土+底渣)...... 94
附錄 C 單壓試驗應力應變曲線圖 (標準夯實試體,紅土+底渣).......... 97
附錄 D 單壓試驗應力應變曲線圖 (小型哈佛夯實試體,紅土+底渣) 102
附錄 E 單壓試驗應力應變曲線圖 (小型哈佛夯實試體,粉砂+底渣) 107
焚化爐底渣用於土石填方的資源化再生材料之成效研究
VIII
圖目錄
圖 2-1 台灣地區焚化廠設置圖 ........................................................................ 15
圖 2-2 垃圾廢棄物組成來源 ............................................................................ 17
圖 2-3 SEM 照出之 300 倍粒料結構(#16)................................................ 21
圖 2-4 SEM 照出之 300 倍粒料結構(#100).............................................. 21
圖 2-5 底渣處理流程圖...................................................................................... 29
圖 2-6 液性、塑性限度之變化與石灰用量關係圖 ........................................ 44
圖 2-7 石灰對土壤膨脹性的效應 ..................................................................... 45
圖 2-8 改良灰用於林口紅土改良之齡期與單壓強度關係圖 ......................... 50
圖 3-1 試驗規劃流程圖...................................................................................... 54
圖 3-2 小型哈佛試驗儀...................................................................................... 56
圖 3-3 夯實模與延伸環...................................................................................... 56
圖 3-4 頂土器...................................................................................................... 56
圖 3-5 電子秤...................................................................................................... 56
圖 3-7 自動金屬夯錘.......................................................................................... 58
圖 3-6 烘箱.......................................................................................................... 58
圖 3-8 標準夯實模.............................................................................................. 58
圖 3-9 油壓頂土器.............................................................................................. 58
圖 3-10 恆溫恆濕環境試驗機 ........................................................................... 60
圖 3-11 無圍壓縮試驗儀.................................................................................... 60
圖 3-12 改良紅土之小型哈佛夯實試體破壞情況 ........................................... 62
圖 3-13 改良粉砂之小型哈佛夯實試體破壞情況 ........................................... 62
圖 4-1 底渣烘乾前與烘乾後 ............................................................................. 68
焚化爐底渣用於土石填方的資源化再生材料之成效研究
IX
圖 4-2 小型哈佛夯實試體單壓強度(齡期 7 天)............................................... 72
圖 4-3 小型哈佛夯實試體單壓強度(齡期 14 天)............................................. 73
圖 4-4 小型哈佛夯實試體單壓強度(齡期 28 天)............................................. 73
圖 4-5 底渣改良紅土之齡期與單壓強度關係圖(小型哈佛夯實試體) .......... 74
圖 4-6 底渣改良紅土之氧化鈣含量與強度關係圖 (小型哈佛夯實試體、齡
期 28 天).............................................................................................................. 74
圖 4-7 標準夯實試體單壓強度(齡期 7 天)....................................................... 75
圖 4-8 標準夯實試體單壓強度(齡期 14 天)..................................................... 76
圖 4-9 標準夯實試體單壓強度(齡期 28 天)..................................................... 76
圖 4-10 底渣改良紅土之齡期與單壓強度關係圖(標準夯實試體) ................ 77
圖 4-11 底渣改良紅土之氧化鈣含量與強度關係圖 (標準夯實試體、齡期 28
天)........................................................................................................................ 77
圖 4-12 底渣改良與改良灰強度增加量比對圖(過篩底渣配比 10%)............ 79
圖 4-13 底渣改良與改良灰強度增加量比對圖(過篩底渣配比 20%)............ 79
圖 4-14 單壓強度試驗結果 ............................................................................... 81
圖 A-1 紅土+過篩底渣配比 0%之含水量與與乾密度關係圖........................ 91
圖 A-2 過篩底渣配比 10%之含水量與與乾密度關係圖................................ 91
圖 A-3 過篩底渣配比 20%之含水量與與乾密度關係圖................................ 92
圖 A-4 過篩底渣配比 30%之含水量與與乾密度關係圖................................ 92
圖 A-5 過篩底渣配比 40%之含水量與與乾密度關係圖................................ 93
圖 A-6 過篩底渣配比 50%之含水量與與乾密度關係圖................................ 93
圖 B-1 過篩底渣配比 0%之含水量與與乾密度關係圖 .................................. 94
圖 B-2 過篩底渣配比 10%之含水量與與乾密度關係圖................................ 94
圖 B-3 過篩底渣配比 20%之含水量與與乾密度關係圖................................ 95
焚化爐底渣用於土石填方的資源化再生材料之成效研究
X
圖 B-4 過篩底渣配比 30%之含水量與與乾密度關係圖................................ 95
圖 B-5 過篩底渣配比 40%之含水量與與乾密度關係圖................................ 96
圖 B-6 過篩底渣配比 50%之含水量與與乾密度關係圖................................ 96
圖 C-1 過篩底渣配比 10%養護 28 天應力應變曲線 ...................................... 97
圖 C-2 過篩底渣配比 20%養護 28 天應力應變曲線 ...................................... 98
圖 C-3 過篩底渣配比 30%養護 28 天應力應變曲線 ...................................... 99
圖 C-4 過篩底渣配比 40%養護 28 天應力應變曲線 .................................... 100
圖 C-5 過篩底渣配比 50%養護 28 天應力應變曲線 .................................... 101
圖 D-1 過篩底渣配比 10%養護 28 天應力應變曲線.................................... 102
圖 D-2 過篩底渣配比 20%養護 28 天應力應變曲線.................................... 103
圖 D-3 過篩底渣配 30%養護 28 天應力應變曲線........................................ 104
圖 D-4 過篩底渣配 40%養護 28 天應力應變曲線........................................ 105
圖 D-5 過篩底渣配 50%養護 28 天應力應變曲線........................................ 106
圖 E-1 過篩底渣配比 10%養護 28 天應力應變曲線 .................................... 107
圖 E-2 過篩底渣配比 20%養護 28 天應力應變曲線 .................................... 108
圖 E-3 過篩底渣配比 30%養護 28 天應力應變曲線 .................................... 109
圖 E-4 過篩底渣配比 40%養護 28 天應力應變曲線 .................................... 110
圖 E-5 過篩底渣配比 50%養護 28 天應力應變曲線 .................................... 111
焚化爐底渣用於土石填方的資源化再生材料之成效研究
XI
表目錄
表 2-1 台灣各年度焚化爐底渣生產量 ............................................................ 16
表 2-2 焚化底渣組成成分 ................................................................................ 20
表 2-3 新店焚化廠化學成分分析(2014 年 1~10 月) ...................................... 22
表 2-4 樹林焚化廠化學成分分析(2014 年 1~10 月) ...................................... 23
表 2-5 各國焚化底渣元素組成 ........................................................................ 23
表 2-6 資源化產品品質標準 ............................................................................ 26
表 2-7 國內外垃圾焚化灰渣再利用溶出或含量基準 .................................... 27
表 2-8 底渣再生粒料試辦道路 ........................................................................ 34
表 2-9 各國底渣再利用情形 ............................................................................ 39
表 3-1 土壤基本性質試驗 ................................................................................ 55
表 3-2 資料分布狀態表..................................................................................... 63
表 3-3 ANOVA 表............................................................................................... 66
表 4-1 樹林焚化廠-底渣化學成分.................................................................... 68
表 4-2 新店焚化廠-底渣化學成分.................................................................... 69
表 4-3 標準夯實試驗之改良紅土最佳含水量與最大乾密度 ......................... 70
表 4-4 小型哈佛夯實試驗之改良紅土最佳含水量與最大乾密度................. 70
表 4-5 單壓強度試驗結果(小型哈佛夯實試體)............................................... 72
表 4-6 單壓強度試驗結果(標準夯實試體)....................................................... 75
表 4-7 粉土及底渣之現地含水量 ..................................................................... 80
表 4-8 單壓強度試驗結果(小型哈佛夯實試體)............................................... 81

【1】Anon., Earth Manual, US Bureau of Reclamation, Washington, D.C, 1975.
【2】ASTM D2166/D2166M-13, "Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil".
【3】ASTM D2216-10, "Standard Test Methods for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass".
【4】ASTM D2487-11, "Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System)".
【5】ASTM D422-63, "Standard test Method for Particle-Size Analysis of Soils".
【6】ASTM D4318-10, "Standard Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils".
【7】ASTM D854-10, "Standard Test Methods for Specific Gravity of Soil Solids by Water Pycnometer".
【8】ASTM STP479, "Suggested Method of Test for Moisture-Density Relations of Soils Using Harvard Compaction Apparatus".
【9】Federal Highway Administration Department of Transportation, "Soil Stabilization in Pavement Structure,” A user’s Manual, Vol.2, Mixture Design Constructions, 1979.
【10】Jan, M.A., and Walker, R.D., "Effect of Lime, Moisture and Compaction on a Clay Soil, " Highway Research Record No.29, PP.1-12, 1963.
【11】Klaus SCH Witzgebel and Benjamin, "Mechanical Strength Development and Permeability of Fly Ash-Sludge-Lime Mixtures".
【12】Kosson, D.S., H.A.van der Sloot and T.T.Eighmy, "An Approach for Estimation of Contaminant Release During Utilization and Disposal of Municipal Waste Combustion Residues", Journal of Hazardous Materials, VOL 47, 1996.
【13】Lundy, H.L. and Greenfield, B.J., "Evaluation of deep in-situ soil stabilization by high pressure lime-slurry injection, "Highway Research Record Bulletin No.235, Washington, DC, 1968.
【14】Parcher, J.V., "Soil Stabilization Class Note", School of Civil Engineering, Stillwater, Oklahoma State University, Oklahoma, 1982.
【15】Rahman, M. A., “Effects of Cement-Lime Mixes on Lateritic Soil for Use in Highway Construction,” Building and Environment, Vol. 22, No. 2, pp.141-145, 1987.
【16】Robert, L. Smith and Carl, F. Raba, P.E. Raba Kistner Consultants, Inc. Sar., Autonio, Texas, "The Basic Chemistry of Fly Ash Pozzolanic Reactions", Presented to 1980 Spring Meeting of The Texas Section American Society of Civil Engineers San Antonio, Texas, 24., April, 1980.
【17】Sakai, S.; Sawell, S. E.; Chandler, A. J.; Eighmy, T. T.; Kosson, D. S.; Vehlow, J.;van der Sloot, H. A.; Hartlen, J. and Hjelmar, O. "World Trends in Municipal Solid Waste Management," Waste Management, 16, 341-350,1996.
【18】Sam I. Thornton Department of Civil Engineering University of Arkansas "Ash Short Course Apral 22-25, Louisian a State University", 1979
【19】Thompson, K., "Influence of Soil Properties on Lime-Soil Reactions" National Lime Association at Washington, D.C. Aug,1965
【20】Zhenzi, J., M. Norihisa, J. Fangming, H. Toshiyuki and Y. Nakamichi,"Municipal incineration bottom ash treatment using hydrothermalsolidification", Waste Management, Vol. 27, pp. 287-293, 2007.
【21】方世榮,2007 年7 月,"統計學導論",華泰文化事業股份有限公司。
【22】王瑞賢,1997年,"利用飛灰與爐石改良淡水紅土的工程性質研究",私立淡江大學土木工程研究所碩士論文。
【23】石悅欽,1996年,「利用飛灰與石灰改良淡水紅土之工程性質研究」,私立淡江大學土木工程研究所碩士論文。
【24】行政院環境保護署,2012年,垃圾焚化廠焚化底渣再利用管理方式。
【25】行政院環境保護署,2014 年,"全年營運統計表"。
【26】行政院環境保護署,2014年,底渣再生粒料用於道路工程試辦計畫。
【27】吳仁皓,2006 年,"分析垃圾焚化爐底碴應用於瀝青混凝土之可行性",國立成功大學土木工程學系碩士論文。
【28】李公哲、吳淵洵、邱垂德,2004年,廢棄物焚化灰渣材料化技術研究,國立台灣大學環工所、中華大學土木所
【29】李勇敏,2013 年,"垃圾焚化底渣再利用品質管理執行問題分析之研究",國立中央大學土木工程學系碩士論文。
【30】李建中、李釗、何啟華,1995年,"垃圾焚化爐灰燼之工程特性與應用",行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告。
【31】李健榮,2014年,"焚化爐底渣用於路基土壤或整地基礎穩定的成效與可行性研究-以林口紅土為例",中原大學土木工程學研究所碩士論文。
【32】杜建蒼,2014年,"焚化底碴處理技術與處理廠營運管理之研究",國立中央大學土木工程學研究所碩士論文。
【33】周尚義,2010 年,"去除垃圾焚化底渣中水溶性氯離子之研究",東南科技大學防災科技研究所碩士論文。
【34】林志棟、雷陽中,2004 年,"焚化底渣特性及資源化再利用之研究",國立中央大學。
【35】高思懷,1998 年,"垃圾焚化灰渣利用之研究建制及推廣計畫(第一年)",行政院環境保護署,淡江大學水資源及環境工程所。
【36】高思懷,2004 年,"底渣再利用製程改善研究計畫期末報告",私立淡江大學水資源及環境工程學系,國賓大地環保事業股份有限公司委託。
【37】張達德,1984 年10 月,"黏土膨脹性問題的探討與穩定改良方法之分析",地工技術雜誌,第八期。
【38】張達德,1987 年3 月,"台灣電力公司飛灰對臺灣公路路基土壤穩定之應用與效果分析"。
【39】陳成焜,1983年,「飛灰應用於土壤穩定效果之研究」,私立淡江大學土木工程研究所碩士論文。
【40】陳韋伶,2004年,"不同焚化爐底渣物化性質比較分析",國立中央大學土木工程學研究所碩士論文。
【41】彭文煌,1986 年6 月,"飛灰對林口紅土穩定效果之研究",私立淡江大學土木工程研究所碩士論文。
【42】黃俊青,1986 年6 月,"石灰對林口紅土穩定效果之研究",私立淡江大學土木工程研究所碩士論文。
【43】新北市政府環境保護局,2007 年,"利用底渣級配料製作資源化磚類建材之研究及業界對於底渣產品之接受程度及使用意願之市場調查-第二年期末報告書",財團法人台灣產業服務基金會研究執行。
【44】新店焚化廠,2014年,"營運統計表"。
【45】雷揚中,2004年,"焚化爐底碴應用於道路工程之研究",國立中央大學土木工程學研究所碩士論文。
【46】潤隆建設股份有限公司,2013 年6 月,"101 年度研發計畫之摻配都市焚化底渣製作高壓磚建材之產品研發",淡江大學水資源及環境工程學系研究。
【47】樹林焚化廠,2014年,"營運統計表"。
【48】顏黃暉,2004 年,"利用飛灰與石灰改良黏土之一些工程性質研究",私立淡江大學土木工程研究所碩士論文。


QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top