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研究生:林文祥
研究生(外文):LIN, WUN-SIANG
論文名稱:低活化性混凝土RC樑構件之靜態及動態撓曲行為研究
論文名稱(外文):A Study of Static and Dynamic Flexural Behavior of Low-activated Reinforced Concrete Beam
指導教授:干裕成干裕成引用關係
指導教授(外文):KAN, YU-CHENG
口試委員:裴廣智顏聰
口試委員(外文):PEI, KUANG-CHIHYEN, TSONG
口試日期:2017-10-21
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:營建工程系
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:2017
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:低活化性高鋁混凝土動態撓曲
外文關鍵詞:Low-Activated Concretehigh alumina concretedynamicflexural
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本研究主要研究低活化性混凝土(Low-Activated Concrete, LAC)之力學性質,並對低活化性混凝土樑構件之握裹行為之檢驗,並與常重混凝土樑進行比較。同時,利用音射AE(Acoustic Emission)技術,對載重試驗進行全程監測。由AE訊號之變化,可判斷初裂點及提供破壞前之預警。研究試驗方法係以四點彎曲靜態彎曲及動態彎曲試驗進行。其中,靜態彎曲試驗用來測試其載重變位資訊,評估其撓曲握裹性質;並決定其降伏載重Py,動態彎曲試驗係以上限0.8Py和下限0.1Py為載重範圍,並持續增加上限的載重範圍直到試體破壞,進行二種載重範圍之反復荷載試驗;載重頻率為0.5、1、2 Hz。反復荷載規劃在1、10、100、1000等次數,及每次反復荷載結束後測試一次初始勁度,並檢視其經過不同次數反覆荷載之撓曲勁度折減情形,並與常重混凝土比較力學性質與撓曲握裹行為。
由試驗結果顯示,在相同水灰比且適當養護下,LAC有高早期強度的特性,但抗壓強度及抗拉強度發展,會隨齡期增加而減小。另外,由於晶相轉化之影響,致使密度增大、孔隙率增加;造成抗壓強度有減少的趨勢;LAC之高抗壓強度、抗拉強度及彈性模數,約為常重混凝土1.5倍。在動態撓曲試驗中的表現,低活化性混凝土構件相較於常重混凝土構件,呈現有承受較高載重上限反覆荷載的能力,及較多反覆荷載次數;且在低頻載重0.5 Hz下之勁度折減情形,亦優於後者。

The paper aims at the static and dynamic flexural behavior of low-activated high alumina concrete (LAC) beam based on a four-point bend test. And the AE (Acoustic Emission) monitoring technology was used for of during the entire the load test at the same time. The four point bend test was conducted for the static and dynamic load tests . The yielding load Py was measured first and used later for the dynamic loading test start from 0.1Py to 0.8 Py. The upper load were then increased with 1, 10, 100 and 1000 of cycle numbers to examine the stiffness reduction of the beam at each stage until the beam fails. Three load frequencies of 0.5 Hz, 1Hz and 2 Hz were adopted to figure the behavior of the specimens under various dynamic loading conditions.
The test results show that LAC has the characteristics of high early strength, but the development of compressive strength and tensile strength, will decrease with age. In addition, LAC has higher compressive strength, tensile strength and elastic modulus than normal for a given W/C ratio. LAC beam performs higher upper load limit and more loading cycles than normal concrete beam under the load frequency of 0.5 Hz.

目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
照片目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 研究目的2
第二章 文獻回顧3
2.1 低活化性混凝土 3
2.2 高鋁水泥混凝土 4
2.3 鋼筋混凝土握裹機裡與握裹力 5
2.4 鋼筋混凝土樑之撓曲行為 6
2.5 AE音射監測技術與凱瑟效應 8
2.6 鋼筋混凝土樑設計 10
第三章 實驗計畫 7
3.1 試驗材料 7
3.2 試體規劃 8
3.3 試驗儀器 8
3.4 試驗方法 10
3.4.1 基本力學性質 10
3.4.2 混凝土樑三分點撓曲載重試驗 12
第四章 結果分析與討論 24
4.1 混凝土力學性質試驗 24
4.1.1 抗壓強度 24
4.1.2 彈性模數 24
4.1.3 劈裂強度 24
4.2 鋼筋混凝土樑構件之力學行為 25
4.2.1 撓曲分析 25
4.2.2 撓度分析 26
4.2.3 勁度分析 26
4.3 AE訊號分析 27
4.3.1 AE動態加載過程 28
4.3.2 AE訊號之靜、動態分析 28
4.4 握裹破壞行為 31
第五章 結論與建議 57
5.1 結論 57
5.2 建議 58
參考文獻 59
附錄 63

表目錄
表2-1 ㄧ般水泥與高鋁水泥之結晶產物 2
表3-1 粗細骨材之基本性質 14
表3-2 本研究採用之水泥成分【33、34】15
表3-3 碳化硼性質【35】15
表3-4 鋼筋規格表 16
表3-5 鋼筋竹節高度與間距比值 16
表3-6 混凝土配比 16
表4-1 混凝土基本力學性質 32
表4-2 混凝土抗壓強度 32
表4-3 樑構件之撓度分析 32
表4-4 撓曲載重分析 33
表4-5 勁度折減與反覆荷載關係表 34

圖目錄
圖2-1 低放射性廢料對不同混凝土之影響【5】3
圖2-2 鋼筋與混凝土的作用力【8】3
圖2-3 側邊保護層不足時產生的劈裂破壞【9】3
圖2-4 混凝土劈裂的破裂型態【10】4
圖2-5 圖鋼筋被拔出的破壞型態【6】4
圖2-6 高強度混凝土與普混凝土勁度遞減比較【18】5
圖2-7 音射法基本原理【19】5
圖2-8 AE訊號特點【19】6
圖2-9 短樑的撓曲破壞型態 6
圖3-1 試驗流程圖 17
圖3-2 鋼筋混凝土樑配筋側視圖 18
圖3-3 MTS 50頓結構試驗系統之示意圖 18
圖4-1 樑試體之載重位移圖 35
圖4-2 樑試體之載重應變圖 35
圖4-3 樑構件載重試驗的四個階段 36
圖4-4 不同載重頻率之常重混凝土勁度折減圖 37
圖4-5 不同載重頻率之低活化性混凝土勁度折減圖 38
圖4-6 動態加載過程之AE訊號監測 39
圖4-7 常重混凝土樑靜態載重試驗之AE訊號圖 40
圖4-8 低活化性混凝土樑靜態載重試驗之AE訊號圖 41
圖4-9 常重混凝土樑靜態載重試驗之AE訊號圖 42
圖4-10 低活化性混凝土樑靜態載重試驗之AE訊號圖 42
圖4-11 NC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~0.8Py之AE動態訊號圖 43
圖4-12 NC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~1.0Py之AE動態訊號圖 44
圖4-13 NC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~1.1Py之AE動態訊號圖 45
圖4-14 NC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~1.2Py之AE動態訊號圖 46
圖4-15 LAC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~0.8Py之AE動態訊號圖 47
圖4-16 LAC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~1.0Py之AE動態訊號圖 48
圖4-17 LAC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~1.1Py之AE動態訊號圖 49
圖4-18 LAC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~1.2Py之AE動態訊號圖 50
圖4-19 LAC樑動態0.5Hz載重範圍0.1Py~1.3Py之AE動態訊號圖 51

照片目錄
照片 3-1 氧化鋁砂(#20) 19
照片 3-2 碳化硼(#240) 19
照片 3-3 50頓材料試驗系統MTS 20
照片 3-4 50頓材料試驗系統MTS 20
照片 3-5 KYOWA UCAM-60A 資料擷取器 21
照片 3-6 混凝土彈性模數測定儀 21
照片 3-7 全自動抗壓試驗機 22
照片 3-8 萬能試驗機 22
照片 3-9 應變計 23
照片 3-10 AE 音射監測設備 23
照片4-1 常重混凝土靜態載重試驗破壞之裂縫照片 52
照片4-2 LAC靜態載重試驗破壞之裂縫照片 52
照片4-3 常重混凝土0.5Hz動態載重試驗破壞之裂縫照片 53
照片4-4 常重混凝土1Hz動態載重試驗破壞之裂縫照片 53
照片4-5 常重混凝土2Hz動態載重試驗破壞之裂縫照片 54
照片4-6 LAC 0.5Hz動態載重試驗破壞之裂縫照片 55
照片4-7 LAC 1Hz動態載重試驗破壞之裂縫照片 55
照片4-8 LAC 2Hz動態載重試驗破壞之裂縫照片 56


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