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系統識別號 U0026-0812200910231773
論文名稱(中文) 普蜀蘭反應對碳酸鈣白華之影響機制
論文名稱(英文) Mechanism of pozzolan reaction affecting on the efflorescence in carbonated lime
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系專班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering (on the job class)
學年度 90
學期 2
出版年 91
研究生(中文) 蘇寶洲
研究生(英文) Bao-Jou Su
電子信箱 n6789123@sparc1.cc.ncku.edu.tw
學號 n6789123
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 100頁
口試委員 口試委員-陳豪吉
口試委員-吳振成
指導教授-王櫻茂
中文關鍵字 普蜀蘭反應  白華  中性化 
英文關鍵字 efflorescence  pozzolan reaction  carbonation 
學科別分類
中文摘要 摘 要
關鍵字:白華、中性化、普蜀蘭反應
在我們的居住環境,處處可見斑駁具侵蝕性的白華現象,不但有礙觀瞻,更令人懷疑係偷工減料所致,其之所以會發生,並非台灣地區專屬,而是全世界普遍存在的問題,且截至目前為止尚無根治的特效藥。又現今的混凝土,為了節省經費、提高強度及增加工作性,紛紛添加飛灰或爐石,其對構造物產生的碳酸鈣白華,歷經以EDTA滴定,並輔以X光繞射、掃瞄式電子顯微鏡,再連結酚太測定中性化深度及超音波測定傳遞速度,經過灌置試體24小時拆模,養護24小時,在各項環境變化條件下半浸泡24小時後,得到下列之結果:
1.水灰比W/C=0.4者,摻飛灰之混合水泥,較易產生白華,且隨著摻雜量愈多,則白華生成量愈明顯。
2.相對濕度愈高則白華的產生量愈多。
3.溫度愈高則產生白華量有愈來愈多的趨勢。
4.無論是摻飛灰或爐石之混合水泥,在受風速作用之情形下,其白華的產生量,均較無風速之情況來得嚴重。
5.白華之產生量與中性化深度或超音波之波速尚無絕對的關係。
6.由本次實驗知白華之酸鹼度Ph=11.1±0.23,顯示混凝土已開始中性化,而鋼筋正遂漸膨脹。
7.飛灰或爐石的含量愈多,則白華產生量愈多,所以其最佳含量是愈少愈不會產生白華。
英文摘要 Abstract
Keyword:Efflorescence 、carbonation、pozzolan reaction
Efflorescence, a phenomenon of peeling and corrosion that are not only omnipresent in and around the environment we live, nor exclusive to Taiwan, but also a problem that continues to haunt the world over, noticeably without any permanent cure to date. Moreover, fly ash or slag added to cement in a move to save cost, improve the strength and malleability only excel efflorescence of carbonated lime in building structures, which as assessed by EDTA titration, aided by x-ray diffraction together with x-ray microanalysis, in conjunction with phenolphalein tests for carbonation weighing and ultrasound scanned conveyance rates ,twenty-four hours after pouring, the form was removed and the concrete allowed to set for another 24 hours. The concrete was then dipped halfway and allowed to soak for 24 hours under varying environmental conditions had led to the following findings,

1. Where at a water-cement ratio equals to 0.4, efflorescence in cement mixed with fly ash becomes more omnipresent, the higher the content, the more evident efflorescence will become.
2. At relative humidity the higher , and the more content in efflorescence will become.
3. The higher temperature,and the more in efflorescence of content had become increasingly tendency.
4. Cement batch, irrespective of mixing with fly ash or slag, has a noticeably more severe condition of efflorescence accelerated by wind drafts than that without wind drafts.
5. No correlation was established in terms of the amount of efflorescence to the level of carbonation or the oscillation patterns in the ultrasound scan.
6. The experiment also concluded that at a ph rating of 11.1 plus/minus 0.23 detected in efflorescence indicates the concrete has begun to carbonate and the rebar within begun to expand and deteriorate.
7. The higher the content of fly ash or slag, the greater the efflorescence. Thus the ideal mix will contain less fly ash and slag and produce less efflorescence.
論文目次 總 目 錄
目錄…………………………………….……………………….…………I
表目錄…………………………………….……………………….………IV
圖目錄…………………………………….……………………….………V
照片目錄…………………………………….……………………….……X
第一章 緒論
1-1前言…………………………………….……………………….………1
1-2研究動機…………………………………..…………………………..1
1-3研究目的……………………………………..………………………..2
1-4研究方法………………………………………..……………………..2
第二章 文獻回顧
2-1白華現象……………………………………………..………………..4
2-2白華之定義…………………………………………..………………..5
2-3白華的成份………………………………………….…….…………..6
2-4白華的型態…………………………………….……………….……..9
2-5白華生成之原理……………………………………………………….11
2-6白華之中性化關係…………………………………………….….….16
2-7普蜀蘭材料…………………………………………………….……..20
2-8相關材料………………………………………………….…………..21
2-9建築物之白華解決方法…………………………….………..………28
第三章 實驗方法
3-1白華試驗……………………………………………..………….……39
3-2鈣離子之EDTA標準液與NANA指示劑檢測法………….……….….39
3-3掃瞄式電子顯微鏡觀察法……………………………….……………42
3-4 X-ray繞射分析…………………………………………………….…44
3-5酚太測定法…………………………………………………………….44
3-6超音波測定法………………………………………………………….45
3-7白華酸鹼值測定…………………………………….…………………46
第四章 實驗結果與分析
4-1白華試驗……………………………………………….……………..47
4-2鈣離子之EDTA標準液與NANA指示劑檢測..…………….………….47
4-3掃瞄式電子顯微鏡SEM觀察……………………………….………….51
4-4 X-ray繞射分析……………………………………………………….53
4-5酚太測定……………………………………………………….………55
4-6超音波測定………………………………………….…………..……57
4-7酸鹼值之測定…………………………………………….…………..59
第五章 結論與建議
5-1結論…………………………………………………………………….72
5-2建議……………………………………………………………………73
參考文獻……………………………………………….…………..…….79
附錄…………………………………………………………………………82

表目錄
表2-1 白華之化學成分…………………………………………………..8
表2-2 水泥的化學成分………………………………………………….12
表2-3 水泥砂漿的化學成分…………………………………………….12
表2-4 工地白華的主要成分分析……………………………………….15
表2-5 各種水泥的中性化速度比(岸谷)……………………………….18
表2-6 各種水泥的中性化速度比(白山)……………………………….18
表2-7 典型普蜀蘭材料與波特蘭水泥之物化性質…………………….21
表2-8 水泥的主要成分………………………………………………….22
表2-9 飛灰主要成分…………………………………………………….24
表2-10 日本各製鋼廠高爐爐石的化學成分……………………………26
表2-11 北美的高爐石化學成分範圍…………………………………..27
表2-12 可溶性鹽類供給源情形………………………………………..31
表3-1 試驗材料之物化性質…………………………………………….38


圖目錄
圖1-1 實驗研究流程………………………………………………………3
圖2-1 影響中性化深度之條件………………………………………….19
圖2-2 CO2與中性化深度關係……………………………………………17
圖2-3 溫度與中性化深度關係…………………………………………...17
圖2-4 處理材料與中性化深度關係……………………………………...17
圖2-5 摻料與中性化深度關係…………………………………………...18
圖2-6 水灰比與中性化深度關係………………………………………..18
圖2-7 強度與中性化深度關係…………………………………………..18
圖2-8 貫穿與中性化深度關係…………………………………………..19
圖2-9 非貫穿與中性化深度關係………………………………………..19
圖2-10 接縫與中性化深度關係………………………………………….19
圖4-1 鈣離子濃度與飛灰含量之關係(濕度)………………………….48
圖4-2 鈣離子濃度與爐石含量之關係(濕度)………………………….48
圖4-3 鈣離子濃度與飛灰或爐石含量之關係比較(濕度)…………….49
圖4-4 鈣離子濃度與飛灰含量之關係(溫度)………………………….49
圖4-5 鈣離子濃度與爐石含量之關係(溫度)………………………….50
圖4-6 鈣離子濃度與飛灰或爐石含量之關係比較(溫度)…………….50
圖4-7 鈣離子濃度與飛灰含量之關係(風速)………………………….51
圖4-8 鈣離子濃度與爐石含量之關係(風速)………………………….51
圖4-9 10%飛灰W/C=0.5之微量分析……………………………………52
圖4-10 30%飛灰W/C=0.5之微量分析…………………………………..52
圖4-11 50%飛灰W/C=0.5之微量分析…………………………………..52
圖4-12 10%爐石W/C=0.5之微量分析…………………………………..53
圖4-13 30%爐石W/C=0.5之微量分析…………………………………..53
圖4-14 50%爐石W/C=0.5之微量分析…………………………………..53
圖4-15 10%飛灰W/C=0.5繞射分析…………………………………….54
圖4-16 10%爐石W/C=0.5繞射分析……………………………………..54
圖4-17 20%飛灰W/C=0.5繞射分析……………………………………..54
圖4-18 20%爐石W/C=0.5繞射分析……………………………………..54
圖4-19 30%飛灰W/C=0.5繞射分析……………………………………..54
圖4-20 30%爐石W/C=0.5繞射分析……………………………………..54
圖4-21 40%飛灰W/C=0.5繞射分析……………………………………..55
圖4-22 40%爐石W/C=0.5繞射分析……………………………………..55
圖4-23 50%飛灰W/C=0.5繞射分析……………………………………..55
圖4-24 50%爐石W/C=0.5繞射分析……………………………………..55
圖4-25 鈣離子量與飛灰中性化深度之關係(風速2m/sec)……………..56
圖4-26 鈣離子量與飛灰中性化深度之關係(風速1m/sec)……………..56
圖4-27 鈣離子量與飛灰中性化深度之關係(25OC)…………………….56
圖4-28 鈣離子量與飛灰中性化深度之關係(70%RH)………………….56
圖4-29 鈣離子量與爐石中性化深度之關係(風速2m/sec)……………..57
圖4-30 鈣離子量與爐石中性化深度之關係(風速1m/sec)……………..57
圖4-31 鈣離子量與爐石中性化深度之關係(W/C=0.6)…………………57
圖4-32 鈣離子量與超音波之關係(飛灰,90%RH)…………………….58
圖4-33 鈣離子量與超音波之關係(飛灰,水灰比W/C=0.4)……….….58
圖4-34 鈣離子量與超音波之關係(飛灰,風速2m/sec)……………….58
圖4-35 鈣離子量與超音波之關係(爐石W/C=0.5)……………………..59
圖4-36 鈣離子量與超音波之關係(爐石,風速1m/sec)……………….59
圖4-37 在w/c=0.4下,鈣離子量與飛灰含量之關係(濕度)……………61
圖4-38 在w/c=0.5下,鈣離子量與飛灰含量之關係(濕度)……………61
圖4-39 在w/c=0.6下,鈣離子量與飛灰含量之關係(濕度)……………61
圖4-40 在w/c=0.4下,鈣離子量與爐石含量之關係(濕度)……………61
圖4-41 在w/c=0.5下,鈣離子量與爐石含量之關係(濕度)……………62
圖4-42 在w/c=0.6下,鈣離子量與爐石含量之關係(濕度)……………62
圖4-43 在w/c=0.4下,鈣離子量與飛灰含量之關係(溫度)……………62
圖4-44 在w/c=0.5下,鈣離子量與飛灰含量之關係(溫度)……………62
圖4-45 在w/c=0.6下,鈣離子量與飛灰含量之關係(溫度)……………63
圖4-46 在w/c=0.4下,鈣離子量與爐石含量之關係(溫度)……………63
圖4-47 在w/c=0.5下,鈣離子量與爐石含量之關係(溫度)……………63
圖4-48 在w/c=0.6下,鈣離子量與爐石含量之關係(溫度)……………63
圖4-49 在風速0m/sec下,鈣離子量與飛灰含量之關係………………64
圖4-50 在風速1m/sec下,鈣離子量與飛灰含量之關係………………64
圖4-51 在風速2m/sec下,鈣離子量與飛灰含量之關係………………64
圖4-52 在風速0m/sec下,鈣離子量與爐石含量之關係………………64
圖4-53 在風速1m/sec下,鈣離子量與爐石含量之關係………………65
圖4-54 在風速2m/sec下,鈣離子量與爐石含量之關係………………65
圖4-55 在W/C=0.4之鈣離子量與飛灰含量之關係(風速)………….….65
圖4-56 在W/C=0.45之鈣離子量與飛灰含量之關係(風速)……………65
圖4-57 在W/C=0.5之鈣離子量與飛灰含量之關係(風速)……………..66
圖4-58 在W/C=0.55之鈣離子量與飛灰含量之關係(風速)……………66
圖4-59 在W/C=0.6之鈣離子量與飛灰含量之關係(風速)……………..66
圖4-60 在W/C=0.4之鈣離子量與爐石含量之關係(風速)……………..66
圖4-61 在W/C=0.45之鈣離子量與爐石含量之關係(風速)…………….67
圖4-62 在W/C=0.5之鈣離子量與爐石含量之關係(風速)……………..67
圖4-63 在W/C=0.55之鈣離子量與爐石含量之關係(風速)…………….67
圖4-64 在W/C=0.6之鈣離子量與爐石含量之關係(風速)……………..67
圖4-65 中性化深度飛灰含量之關係…………………………………….68
圖4-66 在W/C=0.4之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係……………68
圖4-67 在W/C=0.5之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係……………68
圖4-68 在W/C=0.6之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係……………68
圖4-69 在70%RH之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係……………..69
圖4-70 在80%RH之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係……………..69
圖4-71 在90%RH之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係……………..69
圖4-72 在15OC之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係………………..69
圖4-73 在20OC之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係………………..70
圖4-74 在25OC之鈣離子量與飛灰中性化深度之關係………………..70
圖4-75 鈣離子濃度與飛灰中性化深度之關係(風速1m/sec)………….70
圖4-76 鈣離子濃度與飛灰中性化深度之關係(風速2m/sec)………….70
圖4-77 在W/C=0.4之鈣離子量與爐石中性化深度之關係……………71
圖4-78 在W/C=0.5之鈣離子量與爐石中性化深度之關係……………71

照片目錄
照片3-1 EDTA滴定前後之結果…………………………………………40
照片3-2 EDTA使用之相關化學藥品……………………………………41
照片3-3 EDTA滴定前之色彩……………………………………………41
照片3-4 EDTA滴定完畢之色彩…………………………………………41
照片3-5 試體粉末………………………………………………………...43
照片3-6 試體鍍金完成…………………………………………………..43
照片3-7 附加元素分析機制的掃瞄式電子顯微鏡……………………..43
照片3-8 X光繞射分析儀………………………………………………..44
照片3-9 超音波試驗儀…………………………………………………..45
照片3-10 超音波操作示意圖…………………………………………….45
照片3-11 簡易PH-meter試驗儀…………………………………………46
照片4-1 議體半浸於碳酸氫鈉溶液……………………………………...47
照片4-2 10%飛灰W/C=0.5之SEM圖…………………………………52
照片4-3 30%飛灰W/C=0.5之SEM圖…………………………………52
照片4-4 50%飛灰W/C=0.5之SEM圖…………………………………52
照片4-5 10%爐石W/C=0.5之SEM圖…………………………………53
照片4-6 30%爐石W/C=0.5之SEM圖…………………………………53
照片4-7 50%爐石W/C=0.5之SEM圖…………………………………53

照片5-1 恒濕恒溫室…………………………………………………….75
照片5-2 恒濕恒溫之開關按扭………………………………………….75
照片5-3 試體置於恒濕恒溫內………………………………………….75
照片5-4 試體置於恒濕恒溫養護……………………………………….75
照片5-5 0.01g電子量秤………………………………………………..75
照片5-6 1g電子量秤…………………………………………………….75
照片5-7 ph試紙………………………………………………………….76
照片5-8 試體產生白華情形…………………………………………….76
照片5-9 試體產生白華情形…………………………………………….76
照片5-10 以風速計測試白華情形……………………………………..76
照片5-11 試體置放處……………………………………………………76
照片5-12 試體置放處……………………………………………………76
照片5-13 試體白華與中性化(飛灰)……………………………………77
照片5-14 白華與中性化(飛灰)…………………………………………77
照片5-15 試體中性化(爐石)……………………………………………77
照片5-16 白華與中性化(爐石)…………………………………………77
照片5-17 標準試體之超音波……………………………………………77
照片5-18 試體超音波量測………………………………………………77
照片5-19 房屋外牆產生白華……………………………………………77
照片5-20 房屋外牆產生白華……………………………………………78
照片5-21 水塔產生白華…………………………………………………78
照片5-22 海岸堤坊產生白華……………………………………………78
照片5-23 洩洪道產生白華………………………………………………78
照片5-24 新舊混凝土產生白華…………………………………………78

附錄
附錄1 試體(飛灰)白華目視結果……………………………………….82
附錄2 試體(爐石)白華目視結果……………………………………….83
附錄3 試體(飛灰)白華超音波結果…………………………………….84
附錄4 試體(爐石)白華超音波結果…………………………………….85
附錄5 試體(飛灰)白華中性化結果…………………………………….86
附錄6 試體(爐石)白華中性化結果…………………………………….87
附錄7 鈣離子濃度滴定………………………………………………….88
附錄8 鈣離子(飛灰)滴定結果………………………………………….92
附錄9 鈣離子(爐石)滴定結果………………………………………….93
附錄10 台灣地區各氣象站月平均相對濕度統計表……………………94
附錄11 台灣地區各氣象站月平均降雨量統計表………………………95
附錄12 台灣地區各氣象站月平均降雨日數統計表……………………96
附錄13 台灣地區各氣象站月平均氣溫統計表…………………………97
附錄14 台灣地區各氣象站月平均最高氣溫統計表……………………98
附錄15 台灣地區各氣象站月平均最低氣溫統計表……………………99
參考文獻 參考文獻
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