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研究生:李忠翰
研究生(外文):Jhong-Han Lee
論文名稱:人工合成碳化矽粒料應用於水工混凝土之耐磨性研究
論文名稱(外文):The Abrasion Resistance of Hydraulic Concrete Made with Artificial SiC Aggregate
指導教授:陳豪吉陳豪吉引用關係
口試委員:湯兆緯黃中和
口試日期:2015-06-05
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
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:96
中文關鍵詞:高強度混凝土水工結構物碳化矽粒料水中磨損試驗
外文關鍵詞:High strength concretehydraulic structuresilicon carbide aggregateunderwater method
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過往設計水工結構物之混凝土配比均往低水膠比與高強度為設計目標,但水工結構混凝土最主要能夠長期抵抗水流、泥沙及岩石之沖刷撞擊磨損最主要關鍵在於粒料耐磨性。本次研究採用富含碳化矽成分之人工合成粒料取代天然粒料,共設計六組配比,固定水膠比0.35以及用水量165 kgf/cm2,卜作嵐材料主要以矽灰-飛灰及矽灰-爐石,矽灰、飛灰及爐石採取膠結量的10 %、15 %及20 %,粒料部分為採用體積取代方式,以碳化矽粒料以天然粒料相同體積量下分別取代為1.碳化矽粗粒料搭配天然細粒料2.使用碳化矽粗、細粒料3.天然粗粒料搭配碳化矽細粒料。
試驗結果顯示碳化矽混凝土,在抗壓強度、抗彎強度試驗及水中磨損試驗均優於天然粒料混凝土者,其中以矽灰爐石混凝土粒料全使用碳化矽粒料表現最佳。經過ASTM C1138水中磨損試驗後,試體表面平整無明顯坑洞且磨耗體積為最少量,顯示碳化矽骨材能夠有效提升混凝土抵抗磨損。使用人工碳化矽骨材,一方面能增強水工結構物抵抗水流磨損能力,延長使用年限減少維修成本;另一方面可減少天然資源開發,使資源能做最有效之使用。


摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 vi
表目錄 ix
照片目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與目的 1
1.2 研究內容 1
1.3 研究流程 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 水工結構物混凝土侵蝕破壞現象與緣由 5
2.2 水工混凝土磨損破壞機制 6
2.3 水中泥沙顆粒運動特性 7
2.4 抗磨損材料特性 8
2.5 碳化矽粒料性質及應用 13
2.5.1 碳化矽物理特性 13
2.5.2 碳化矽顆粒結構 13
2.5.3 碳化矽應用 14
2.6 混凝土磨耗試驗 14
第三章 試驗計畫 33
3.1 試驗材料 33
3.2 試驗規劃 34
3.3 混凝土配比設計 34
3.4 試體製作 34
3.5 試驗設備與方法 35
第四章 結果與討論 50
4.1 力學性質 50
4.1.1 抗壓強度 50
4.1.2 抗彎強度 51
4.2 磨耗性質 52
4.2.1 混凝土表面磨損情況 52
4.2.2 水中磨損速率與歷時關係 52
4.2.3 對耐磨性之影響 53
第五章 結論與建議 93
5.1 結論 93
5.2 建議 93
參考文獻 94


【1】錢寧、萬兆惠,“泥砂運動力學”,科學出版社,北京,1983。
【2】吳健民、顏清連,“泥砂運移學”,中國土木水利工程學會出版,台北市,1991。
【3】詹穎雯,“環境溫、濕度對含高爐石、飛灰與普通卜作嵐水泥混凝土強度之影響與變形之研究”,台灣大學土木工程研究所,碩士論文,1986。
【4】賴正義,“高飛灰量混凝土性質”,台電工程月刊,第551 期,1994。
【5】逢甲大學營建及防災研究中心“輸水隧道磨損調查與分 析”,經濟部水利署水利規劃試驗所(2009)。
【6】陳明谷,“含矽灰之高性能混凝土水中磨耗性質”,台灣大學土木工程研究所,碩士論文,1996。
【7】李修齊,“高強度混凝土水中磨耗性質之機理探討”,台灣大學土木工程研究所,碩士論文,1997。
【8】詹穎雯等人, “添加爐石及纖維之矽灰混凝土水中磨耗性質自體收縮”,中興工程顧問社專案研究報告, SEC/R-HY-00-06 ,2000。
【9】顏聰、劉玉雯等,“高強度混凝土耐磨性及工程力學特性之研究”,台灣電力公司研究計畫,2000。
【10】顏聰、劉玉雯等,“耐撞擊磨耗之水工構造物表層材料研發”,台灣電力公司研究計畫,2003。
【11】林建宏,“爐石混凝土水中磨耗性質研究”,台灣大學土木工程學研究所,碩士論文,2004。
【12】陳振欽,“堰壩排砂道及溢洪道表層磨損破壞與修補技術探討”,國立中興大學土木工程研究所,碩士論文,2005。
【13】徐造華,“高強度水工混凝土摻加飛灰之耐磨性及裂縫防制”,國立中興大學土木工程研究所,博士論文,2006。
【14】呂昆樹,“水工混凝土磨耗層分析”,台灣大學土木工程研究所,碩士論文,2008。
【15】蕭中誠,“卜作嵐材料及纖維對混凝土之磨耗性之影響”,國立中興大學土木工程研究所,碩士論文,2008。
【16】維基百科-碳化矽 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A2%B3%E5%8C%96%E7%A1%85
【17】百度百科-碳化矽http://baike.baidu.com/view/9636.htm#8
【18】厚建股份有限公司http://www.halechain.com.tw/zh-tw/index.php
【19】麒麟王企業有限公司http://www.tomo-blast.com.tw/pro-3.html
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【22】D. Plum, F. Xufei, “A rock and a hard place”, International Water Power & Dam construction, July 1996,pp.30-33.
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【24】T. C. Holland and R. A. Gutschow, “Erosion Resistance with
【25】Silica-Fume Concrete”, Concrete International, March 1987, pp.32-40.
【26】Laplante, P., P. C. Aitcin and D. Vezina, “Abrasion Resistance of High Performance Concrete”, Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 3, No. 1, pp. 19-28, 1991.
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【29】Tarun, R. Nailk, Shiw, S. Singh, and Mohammad M. Hossain,”Abrasion Resistance of High-Strength Concrete Made by with Class C Fly Ash,”ACI Materials Journal, Nov.-Dec. (1995).
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【34】R. Morin, G. Haddad, and P. C. Aïtcin, “Crack-Free, High-Performance Concrete Structures”, Concrete International, September 2002, pp. 43-48.
【35】A. Cetin and R. L. Carrasquillo, "High-Performance Concrete :Influence of Coarse Aggregates on Mechanical Properties", ACI Material Journal, May-June.1998, pp.252-261.
【36】M. Sonebi and K. H. Khayat, “Testing Abrasion Resistance of
High-Strength Concrete”, Cement, Concrete, and Aggregates, 2001,p. 34-43.


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