臺灣博碩士論文加值系統

近年來由於經濟發展快速，超高樓層日益增加，因此混凝土材料依舊扮演著重要的角色，不論是在主要結構或者次要結構方面，混凝土的使用往往就是數十方甚至數以百方的計量，在這龐大的計量中，混凝土的品質優劣會直接影響結構物的安全，而混凝土之抗壓強度即是直接參考之指標。
本研究是根據中國國家標準CNS61第I型波特蘭水泥製作標準水泥砂漿抗壓試體。其試體為5cm×5cm×5cm正立方體，水泥砂漿試體由等量之標準砂及拌合水製作，且以飛灰及爐石來取代水泥用量，而飛灰及爐石之添加量為膠結材總重之10%、20%、30%及40%，其齡期為7天、28天及90天，求出水泥砂漿抗壓強度最佳之飛灰及爐石添加量。再根據CNS1230製作標準混凝土圓柱抗壓試體，其圓柱為15cm×30cm試體，其強度為280 ，再使用膠結材總重之10%、20%及30%的飛灰與爐石取代水泥用量，齡期為28天及90天，進行混凝土抗壓強度實驗，比對水泥砂漿與混凝土中，飛灰及爐石之最佳添加量是否相近，研究用標準水泥砂漿強度試驗取代混凝土抗壓試驗，求飛灰及爐石最佳用量之可行性。試驗結果顯示，水泥砂漿添加飛灰及爐石之最佳用量與混凝土添加飛灰及爐石之最佳用量相當相似。

The number of skyscrapers is increasing day after day with the fast development of economy in recent years. Therefore, concrete still remains a major part no matter in primary or secondary structures. The use of concrete is always measured in hundreds or even thousands of tons. With such a massive quantity, the quality of concrete determines the safety of a building, and the compression strength of concrete is a crucial index for direct reference.
Standard mortar compression strength test specimens were prepared as per CNS61 for Type I Portland Cement. The specimens are cubes of 5cm×5cm×5cm. The specimens were prepared with equal amount of standard sand and water, and part of cement was replaced with fly ash and GGBF slag. The additions of fly ash and slag are 10%, 20%, 30% and 40% of the bonding material for different specimens in 7 days, 28 days and 90 days of age. From these specimens, the optimized addition of fly ash and GGBF slag was found for improvement of mortar compression strength. In addition, cylindrical specimens were prepared as per CNS 1239 for compression tests. The cylinders were 15cm×30cm in dimension with a strength of 280 . Fly ash and GGBF slag equivalent to 10%, 20% and 30% of amount of bonding material were used to replace cement. Specimens of 20 days and 90 days of age were used for concrete compression strength test. The results from mortar and cement tests were made available for comparing if the optimized additions of fly ash and GGBF slag are close. Standard mortar strength test was used to replace concrete compression test in the study for the optimized addition of fly ash and GGBF slag. The results show that the optimized addition of fly ash and GGBF slag in mortars and that in concrete are quite similar.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 xi
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 研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 水泥砂漿成份與性質 3
2.1.1 水泥之成份 3
2.1.2 水泥成份對水泥性質之影響 6
2.1.3 水泥之水化特性 9
2.1.4 水泥的受力機理 12
2.2 飛灰性質 12
2.2.1 飛灰定義 12
2.2.2 飛灰材料的化學成份及其性質 14
2.3 爐石性質 16
2.3.1 爐石定義 16
2.3.2 爐石材料的化學成份及其性質 16
2.4 高爐熟料與飛灰在水泥水化過程中所扮演之角色 18
2.4.1 高爐熟料在水泥中的水化作用 18
2.4.2 飛灰在水泥中的水化作用 24
2.5 高爐熟料及飛灰在混凝土中之應用與成效 26
2.5.1 部份取代水泥 27
2.6 水泥強度試驗規範 31
2.6.1 波特蘭水泥強度試驗規範 31
2.7 混凝土定義及其特性 33
2.7.1 混凝土定義 33
2.7.2 混凝土特性 35
2.8 影響混凝土強度之因素 36
2.8.1 水泥及粒料影響 36
2.8.2 水灰比影響 38
2.8.3 養護溫度及時間影響 38
2.8.3.1 溫度 38
2.8.3.2 時間 39
2.8.4 摻料 40
2.8.5 水泥跟粒料之間鍵結力 40
2.9 飛灰混凝土 41
2.9.1 飛灰混凝土之定義與其特性 41
2.9.2 飛灰對新拌混凝土性質之影響 41
2.10 各國水泥砂漿抗壓強度之規範 45
第三章 試驗原理與過程 47
3.1 試驗材料 47
3.1.1 水泥 47
3.1.2 標準砂 47
3.1.3 水 48
3.1.4 細粒料 48
3.1.5 粗粒料 50
3.2 主要儀器設備介紹 51
3.2.1 萬能試驗機 51
3.2.2 流度試驗組 51
3.2.3 抗壓試體模 52
3.2.4 圓柱試體模組 53
3.2.5 電動搖篩機及篩網 53
3.2.6 細粒料比重及吸水率試驗儀器組 54
3.2.7 粗粒料比重及吸水率試驗儀器組 54
3.2.8 混凝土拌合機 55
3.2.9 坍度模具組 56
3.2.10 烘箱 56
3.3 配比設計 57
3.3.1 混凝土配比設計 57
3.4 試體規劃與設計 60
3.4.1 水泥砂漿試體規劃 60
3.4.2 混凝土試體規劃 63
3.5 試驗過程 66
3.5.1 水泥砂漿試體過程說明 66
3.5.2 混凝土試體過程說明 69
3.6 試驗流程圖 72
3.6.1 水泥砂漿試體過程說明 72
3.6.2 混凝土試體過程說明 73
第四章 試驗結果與分析 74
4.1 分析方法 74
4.2 流度試體 74
4.3 坍度試驗 75
4.4 水泥砂漿試體試驗 75
4.4.1 水泥砂漿之立方試體各齡期強度之比較 75
4.4.2 相同齡期不同添加量之水泥砂漿試體抗壓強度比較 82
4.5 混凝土圓柱試體試驗 87
4.5.1 混凝土圓柱試體各齡期強度之比較 87
4.5.2 相同齡期不同添加量之混凝土圓柱試體抗壓強度比較 94
4.6 試驗結果與分析 98
4.6.1 水泥砂漿立方試體抗壓強度比較 98
4.6.2 混凝土圓柱試體抗壓強度比較 100
4.6.3 標準水泥砂漿試體與混凝土圓柱試體抗壓強度比較 102
4.6.3.1 添加爐石之28天水泥砂漿及混凝土之抗壓強度 102
4.6.3.2 添加爐石之90天水泥砂漿及混凝土之抗壓強度 103
4.6.3.3 添加飛灰之28天水泥砂漿及混凝土之抗壓強度 104
4.6.3.4 添加飛灰之90天水泥砂漿及混凝土之抗壓強度 105
第五章 結論與建議 107
5.1 結論 107
5.2 建議 108
參考文獻 110
附錄A-三種火山灰之數據 113
附錄B-水泥砂漿試體之載重－位移圖 120

1.American Concrete Institute﹐Fly Ash,Silica Fume,Slag and other Minearl By-Products in Concrete,Vol I and Vol II,ACI SP-79,Detroit.
2.Derucher K﹒N﹒﹐and C﹒P﹒Heins，Materials for Civil and Highway Engineers﹐Prentice－Hall﹐N﹒J﹒，1981。
3.Frigrone G. and R. Sersale,“Gypsum in Blast Furnace Slag by Some Inorganic Materials”，Form Reference 6, pp.1275~1079，1983。
4.Lea F.M.，The Chemistry of Cencrete﹐3rd.edition﹐Edward Arnold﹐London﹒1980。
5.Majumdar A﹒J﹒﹐K﹒Speakman and K﹒E﹒Fletcher“A Curr-ent Review of Cement Research”﹐Building Research Station Current Paper 4/71﹐Building Research Station﹐England，1971。
6.Mehta,P.K,“Pozzlanic and Cementitious Byproducts as Mineral Admix tures for Concrete－A Critical Review”,Frist Inter-national Conference on the Use of Fly Ash,Silica Fume,Slag and Other Mineral By-products in Concrete, pp.1~46,1983。
7.Metso J. and E. Kajaus,“Activation of Blast Furnace Slag by Some Inorganic Materials”，Form Reference 6, pp.1059~1073，1983。
8.Mindess S. and J.F. Young,Concrete,Prentice-Hall,N.J. ，1981。
9.Munday,J.G.L.,Ong,L.T,and Dhir,P.K.,“Mix Propor-tioning of Concrete with PFA：A Critical Review”, 保同文獻B.pp.267~289，1983。
10.Regourd M.,J.H. Thomassion,P. Baillif, and J.C. Touray“Blast-Furnace Slag Hydration Surface Analysis”, Cement and Concrete Research,Vol.13, pp.444~457，1983。
11.Roy D.M. and G. M. Idorn，“Hydration Structure,and Pro-perties of Blast Furnce Slag Cement,Mortars and Concrete,”ACI Journal,Technical paper no.79~43，pp. 444~457，1982。
12.Wu X.,D. M. Roy,and C. A. Langton，“Early Stage Hy-dration of Slag-Cement,” Cement and Concrete Research , Vol 13, pp.277~286，1983。
13.中國國家標準CNS 1012「水硬性水泥試驗用之流動性台」規範之規定
14.中國國家標準CNS 488，粗粒料比重及吸水率試驗法，1993。
15.中國國家標準CNS1010，水硬性水泥墁料抗壓強度檢驗法(用50mm或2in立方體試驗)，1993
16.中國國家標準CNS1010「水硬性水泥墁料抗壓強度檢驗法」
17.中國國家標準CNS10991「混凝土圓柱試體模具」，1984。
18.中國國家標準CNS11297 混凝土圓柱試體蓋平法，2005。
19.中國國家標準CNS1176，混凝土坍度試驗法，2003。
20.中國國家標準CNS386，試驗篩，1984。
21.中國國家標準CNS486，粗細粒料篩析法，2001
22.中國國家標準CNS487，細粒料比重及吸水率試驗，1993。
23.王正雄，材料試驗，大中國圖書公司，第61至第89頁，1999
24.沈進發，混凝土品質控制，台北；1985。
25.周俐齡，台灣地區第I型水泥力學性質之試驗與研究，國立台北科技大學土木與防災研究所，第4至第13頁，2007。
26.林平全，飛灰混凝土，科技圖書股份有限公司，1995
27.林建志，水泥砂漿材料強度參數c、 值之研究，國立台北科技大學土木與防災研究所，第7至第12頁，2003。
28.林草英、黃兆龍“添加5％高爐熟料對水泥砂漿物理性質及強度的影響”， 波特蘭水泥参用高爐熟料研討會議義，第10頁至第29頁，中華民國陶業研究學會，台灣區水泥工業同業公會，中國鋼鐵公司主辦，1984。
29.袁立人，現代混凝土技術，台灣營建研究中心，1984。
30.張淳安，普通水泥添加高爐熟料水化機理之研究，國立台灣工業技術學院工程技術研究所營建工程技術組，第5至第11頁，1987。
31.梅錫、陳正池，土木材料試驗，東華書局，第10至第56頁。
32.郭淑德、張玉金，飛灰的利用與發展，財團法人台灣營建研究院，第1頁至第4頁，1997。
33.陳耀如、洪國珍、劉叔松，工程材料，旭營文化事業有限公司，第28至第41頁，2007。
34.彭俊翔、江慶堂，材料試驗，東大圖書公司，第56頁至第88頁，1999。
35.黃兆龍，“粉媒灰(飛灰)在工程上的運用”營建世界，NO.29，1984。
36.黃兆龍，“高爐熟料在水泥上之利用”，現代混凝土技術研討會，第162頁至第177頁，台灣營建研究中心，1984。
37.黃兆龍，“高爐熟料在水泥上之利用”，營建世界32，第55頁至第59頁，1984。
38.黃兆龍，高爐石與飛灰在混凝土工程上之應用，財團法人台灣營建研究中心，第7頁至第36頁，1986。
39.黃兆龍，混凝土材料品質控制檢驗，詹氏書局，第82至第104頁，1996。
40.黃兆龍，混凝土性質與行為，臺北：詹氏書局，2001。
41.黃兆龍，混凝土品質保證檢驗與制度，臺北：詹氏書局，1989。
42.楊明恭，中鋼公司高爐熟料之生產及品管狀況簡介，波特蘭水泥摻用高爐熟料研討會議義，第30頁至39頁，中華民國陶業研究學會，台灣區水泥工業同業公會，中國鋼鐵公司主辦。
43.楊錦懷，建築材料，大中國圖書公司，第31頁至第54頁，2004。
44.劉康成，材料試驗法，第27至第66頁，1992。
45.蔡得時、李尚成，材料試驗，矩陣出版股份有限公司，第13至第95頁，1998。
46.蔡得時、蕭泰吉、蘇泰明，工程材料，矩陣出版股份有限公司，第17頁至第34頁，1999。