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研究生:黃龔宏
研究生(外文):Huang Kung-Hung
論文名稱:以乳化瀝青強化水泥砂漿疏水性之研究
論文名稱(外文):Enhancing hydrophobicity of cement mortar by Emulsified asphalt
指導教授:周良勳周良勳引用關係
指導教授(外文):Chou, Liang-Hsiung
學位類別:碩士
校院名稱:國立嘉義大學
系所名稱:土木與水資源工程學系研究所
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:2019
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:陽離子乳化瀝青防水水泥砂漿
外文關鍵詞:Cationic emulsified asphaltwaterproofcement mortar
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本研究設計配比以添加陽離子乳化瀝青0%、1%、2%、5%、10%、15%,共6組配比。研究中藉由物理和機械性質試驗(流度試驗、抗壓試驗和吸水率試驗)及微觀試驗分析(OM微觀分析和FT-IR微觀分析),探討添加陽離子乳化瀝青後水泥砂漿的性質變化。
本研究結果針對吸水比與疏水指標來探討,可依據CNS 3763 A2047「水泥防水劑」與BS 1881-122 規範中介紹。以24小時的吸水比為條件,小於0.5則可符合為「摻合防水劑」;疏水性混凝土的指標,以30分鐘為條件,吸水率必須要低於1%才可符合為「疏水性混凝土」。依上述兩種規範標準可發現當陽離子乳化瀝青添加量達5%時,恰能符合「摻合防水劑」與「疏水性混凝土」的規範指標。再藉由吸水率及抗壓強度找出最佳條件,最後分析出最佳配比為陽離子乳化瀝青添加量10%。
針對最佳配比添加量為10%,再對各項實驗結果加以分析,可得到結論如下:當乳化瀝青添加量為10%時流度值為60.5%,流度變化率為-45.0%,其流度值會隨著乳化瀝青添加量增加而下降。由抗壓強度試驗結果得知,當乳化瀝青添加量為10%齡期從7天至56天抗壓強度為38.7 ~51.8 MPa;其抗壓變化率為-26.7 ~ -23.5%,其抗壓強度會隨著乳化瀝青添加量增加而降低。在吸水率方面,吸水率試驗結果得知,添加量達10%時,以24小時為條件,吸水比為0.18;以30分鐘為條件,吸水率為0.59%,其添加乳化瀝青有效使吸水率減少。由微觀試驗結果分析,可得知添加乳化瀝青為1%、2%時,對水化結晶的影響較小,而添加量為5%以上時瀝青膠泥明顯分布在水泥砂漿中,增加其防水性,卻也影響到水泥水化情形導致抗壓強度降低。以5%與10%作比較可發現,強度降低了5.7MPa,而吸水率卻降低了0.40%,吸水比也相差0.27,可說明對本研究而言最佳配比的乳化瀝青添加量為10%。
In this study, the proportion was designed to add cationic emulsified asphalt 0%, 1%, 2%, 5%, 10%, 15%, a total of 6 groups. In the study, physical and mechanical property tests (fluidity test, compression test, and water absorption test) and micro-test analysis (Optical microscope and Fourier-transform infrared spectroscopy) were used to investigate the properties of cement mortar after adding cationic emulsified asphalt.
The results of this study were discussed in terms of water absorption and hydrophobicity criteria, and comparisons can be made according to CNS 3763 A2047 "Cement Water Repellent" and BS 1881-122 specifications. According to the above two standard standards, it can be found that when the amount of ionic emulsified asphalt reaches 5%, the specifications of "mixed waterproofing agent" and "hydrophobic concrete" can be met. Then, based on water absorption and compressive strength, the final analysis showed that the optimal ratio was 10% of the cationic emulsified asphalt.
By analyzing the optimal addition ratio of 10%, we can draw the following conclusions: When the emulsified asphalt addition amount is 10%, the fluidity value is 60.5%, and the fluidity change rate is -45.0%. According to the results of the compressive strength test, when the amount of emulsified asphalt is 10%, the compressive strength from 7 days to 56 days is 38.7 to 51.8 MPa. In terms of water absorption, the water absorption test results show that when the water absorption is 10%, the water absorption is 0.18 under the condition of 24 hours. The water absorption was 0.59% under the condition of 30 minutes. It can be known from the analysis of the microscopic test results that when the added amount of emulsified asphalt is 1% and 2%, the effect on the hydrated crystal is small. When the added amount exceeds 5%, the asphalt cement is obviously distributed in the cement mortar. In addition, it increases its water resistance, but also affects the hydration status of the cement and reduces its compressive strength. Compared with 5% and 10%, it can be found that the strength is reduced by 5.7 MPa, but the water absorption rate is reduced by 0.40%, and the water absorption rate is also different by 0.27. It can be seen that the optimal ratio of emulsified asphalt in this study is 10%.
目次
摘要 I
Abstract II
表目次 V
圖目次 VI
ㄧ、緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究概述 3
1-4 研究規劃 4
二、文獻回顧 6
2-1 防水混凝土之相關研究 6
2-2 乳化瀝青 7
2-3 乳化瀝青混凝土之相關研究 9
第三章、材料試驗與方法 15
3-1 試驗材料及樣品準備 15
3-2 儀器設備 20
3-2-1 物理及機械性質試驗 20
3-2-2 微觀性質試驗 24
3-3 試驗方法 26
3-3-1 試驗設計 26
3-3-2 物理性質及機械性質 28
3-3-3 微觀性質試驗 33
第四章、結果與討論 35
4-1 物理與機械強度試驗結果分析 35
4-1-1 水泥砂漿流度試驗 35
4-1-2 水泥砂漿試體抗壓強度試驗結果 37
4-1-3 吸水率試驗結果 47
4-1-4 抗壓強度與吸水率試驗結果分析 56
4-2 微觀試驗結果分析 60
4-2-1 光學顯微鏡(OM)試驗 60
4-2-2 傅立葉紅外線光譜(FT-IR)試驗 65
4-3 討論 67
第五章、結論與建議 77
5-1 結論 77
5-2 建議 79
參考文獻 80
附 錄 附1


表目次
表2-1 混凝土防水方式分類 6
表3-1 第一型波特蘭水泥之化學組成 17
表3-2 陽離子乳化瀝青化學組成 19
表3-3 抗壓強度試驗試體數量表 27
表3-4 吸水率試驗試體數量表 28
表4-1 水泥砂漿流度試驗結果 36
表4-2 水泥砂漿試體抗壓強度試驗結果 40
表4-3 水泥砂漿試體抗壓強度變化率 44
表4-4 水泥砂漿試體吸水率試驗結果 51
表4-5 水泥砂漿試體吸水變化率 53
表4-6 24小時水泥砂漿試體吸水比 54
表4-7 30分鐘水泥砂漿試體吸水率 55
表4-8 水泥砂漿試體抗壓強度與吸水率 59
表4-9 抗壓試驗與吸水率試驗之相關文獻比較表Ⅰ 69
表4-10 抗壓試驗與吸水率試驗之相關文獻比較表Ⅱ 72


圖目次
圖1-1 研究流程圖 5
圖2-1 瀝青顆粒懸浮於水中(杜嘉崇2005) 8
圖2-2 陽離子乳化瀝青與帶負電之粒料反應情形(杜嘉崇2005) 8
圖2-3 乳化瀝青還原(破乳)步驟(杜嘉崇2005) 9
圖3-1 波特蘭水泥 16
圖3-2 天然矽砂 18
圖3-3 陽離子乳化瀝青 18
圖3-4 水泥砂漿流度台 20
圖3-5 水泥砂漿拌合機 21
圖3-6 均質攪拌機 21
圖3-7 砂漿抗壓試體模具 22
圖3-8 試體養護儲存槽 23
圖3-9 烘箱 23
圖3-10 20噸萬能材料試驗機 24
圖3-11 光學顯微鏡 25
圖3-12 紅外線光譜儀 26
圖3-13 壓片模具 34
圖3-14 FT-IR試驗藥品圖 34
圖3-15 OM觀察結晶過程 34
圖4-1 流度試驗曲線圖 36
圖4-2 流度試驗變化率折線圖 37
圖4-3 抗壓強度與齡期關係圖 41
圖4-4 CA添加量與抗壓強度關係圖 41
圖4-5 齡期7天CA添加量與抗壓強度關係圖 42
圖4-6 齡期14天CA添加量與抗壓強度關係圖 42
圖4-7 齡期28天CA添加量與抗壓強度關係圖 43
圖4-8 齡期56天CA添加量與抗壓強度關係圖 43
圖4-9 抗壓強度變化率與齡期關係圖 44
圖4-10 陽離子乳化瀝青添加量1%抗壓強度關係圖 45
圖4-11 陽離子乳化瀝青添加量2%抗壓強度關係圖 45
圖4-12 陽離子乳化瀝青添加量5%抗壓強度關係圖 46
圖4-13 陽離子乳化瀝青添加量10%抗壓強度關係圖 46
圖4-14 陽離子乳化瀝青添加量15%抗壓強度關係圖 47
圖4-15 水泥砂漿試體吸水率試驗結果圖 52
圖4-16 水泥砂漿試體吸水率變化圖 54
圖4-17 24小時水泥砂漿試體吸水比 55
圖4-18 30分鐘水泥砂漿試體吸水率 56
圖4-19 平均抗壓強度與平均吸水率之關係 59
圖4-20 抗壓強度變化率與吸水變化率之關係 60
圖4-21 齡期7天之水泥砂漿試體內部影像圖 62
圖4-22 齡期14天之水泥砂漿試體內部影像圖 63
圖4-23 齡期28天之水泥砂漿試體內部影像圖 64
圖4-24 齡期7天之水泥砂漿試體光譜波段圖 65
圖4-25 齡期14天之水泥砂漿試體光譜波段圖 66
圖4-26 齡期28天之水泥砂漿試體光譜波段圖 66
圖4-27 抗壓強度變化率與齡期之相關文獻比較分析圖Ⅰ 70
圖4-28 添加量與吸水變化率之相關文獻比較分析圖Ⅰ 71
圖4-29 添加量與吸水比之相關文獻比較分析圖Ⅰ 71
圖4-30 抗壓強度變化率與齡期之相關文獻比較分析圖Ⅱ 73
圖4-31 添加量與吸水變化率之相關文獻比較分析圖Ⅱ 74
圖4-32 添加量與吸水比之相關文獻比較分析圖Ⅱ 74
圖4-33 添加量與半小時吸水率之相關文獻比較分析圖 75
參考文獻
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4. Nasiru Zakari Muhammad, Ali Keyvanfar , Muhd Zaimi Abd. Majid , Arezou Shafaghat, Jahangir Mirza,(2015). Construction and Building Materials , Construction and Building Materials:101,pp.80–90.
5. Zhenjun Wang , Xiang Shu , Tyler Rutherford , Baoshan Huang , David Clarke , (2015). Effects of asphalt emulsion on properties of fresh cement emulsified asphalt mortar , Construction and Building Materials 75:pp.25–30.

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7. 呂正宗,(1996),半剛性瀝青混凝土配比與性質之研究,營建工程技術學院,國立台灣科技大學。
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9. 王振軍,沙愛民,杜少文,袁文豪,(2008),水泥乳化瀝青混凝土漿體一集料界面區结構形成機理,《公路》2008年 第11期 186-189頁。
10. 林廷宇,(2013),陽離子乳化瀝青改質水泥漿體之研究,土木與水資源工程學系,國立嘉義大學。
11. 嚴元紳,(2020),疏水性水泥砂漿製作之研究,土木與水資源工程學系,國立嘉義大學。
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