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系統識別號 U0026-0812200910390270
論文名稱(中文) 聚丙烯纖維混凝土之抗裂力學行為
論文名稱(英文) none
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 91
學期 2
出版年 92
研究生(中文) 鄭伯乾
研究生(英文) Borr-Chien Cheng
電子信箱 borr@mail.ncku.edu.tw
學號 n6789117
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 95頁
口試委員 指導教授-黃忠信
口試委員-陳豪吉
口試委員-蕭志銘
中文關鍵字 混凝土  乾縮  聚丙烯纖維 
英文關鍵字 none 
學科別分類
中文摘要 混凝土為目前營建工程最廣泛使用的材料,因其抗壓能力高,並具有防火、防水及耐磨等優點。但抗拉強度及抗彎能力低,破壞時延展性亦較差。所以須與鋼筋搭配使用,以利用鋼筋抵抗拉力。混凝土在凝結過程中受溫度變化、體積變化、乾縮等內在因素影響,因地震、風力、不均勻沉陷等外在原因及現場施工不良、養護不週疏失而產生非預期不可抗拒的裂縫。裂縫將隨時間變寬、變深,如此將增加混凝土結構物滲水性,加速鹽類及其他有害物質之滲入與傷害,影響混凝土結構物之耐久性、使用性、安全性及結構使用年限。因此有效抑制裂縫形成或減少裂縫數量,成為提高鋼筋混凝土耐久性與增進結構物安全之一重要方法。添加聚丙烯纖維於混凝土中,並非為提高混凝土強度,而是以控制纖維混凝土裂縫之形成與擴展或減少乾縮為主要目的。

經由本文之試驗結果得知聚丙烯纖維確實具有很好的乾縮抵抗及韌度提升的效果,雖然部分種類聚丙烯纖維會使強度降低、部分會使強度有限增加,但因其造型及表面處理容易,且經由纖維的製程改良可改善其拉力強度、機械性質及彈性模數較低的缺點,以發揮纖維強化效果,所以在實用上聚丙烯纖維將是極具發展潛力的纖維。
英文摘要 none
論文目次 摘要 I
誌謝 II
目錄 III
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 本文內容與組織 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 纖維混凝土 3
2.2 纖維混凝土之優點 4
2.3 影響纖維混凝土強度及工作性之因素 6
2.4 纖維的種類及性質 8
2.5 聚丙烯纖維特性 9
2.6 纖維混凝土之韌性 10
2.7 混凝土之乾縮 13
第三章 試驗計劃與方法 23
3.1 試驗材料 24
3.2 主要試驗儀器及設備 25
3.3 聚丙烯纖維水泥砂漿乾燥收縮量試驗 26
3.4 聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎強度試驗 30
3.5 聚丙烯纖維混凝土抗彎強度試驗 32
3.6 聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎韌性強度試驗 34
第四章 試驗結果與討論 55
4.1 聚丙烯纖維水泥砂漿乾燥收縮量試驗 56
4.2 聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎強度試驗 58
4.3 聚丙烯纖維混凝土抗彎強度試驗 58
4.4 聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎韌性強度試驗 59
第五章 結論 92
參考文獻 94

表2-1常用纖維材料特性 15
表3-1 粗骨材篩分析結果 36
表3-2 細骨材篩分析結果 36
表3-3 各試驗項目所添加聚丙烯纖維種類 37
表3-4 聚丙烯纖維種類一般特性資料 37
表3-5 聚丙烯纖維水泥砂漿乾燥收縮量試驗試體製作及量測時程表 38
表3-6 聚丙烯纖維水泥砂漿乾燥收縮量試驗變數 38
表3-7 聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試驗變數 39
表3-8 聚丙烯纖維混凝土抗彎試驗變數 39
表4-1 聚丙烯纖維比較表 61
表4-2 水泥砂漿試體之抗彎強度(7天齡期) 62
表4-3 聚丙烯纖維混凝土抗彎強度 63
表4-4 H型聚丙烯纖維水泥砂漿之韌度計算 64

圖2-1纖維混凝土破壞機構圖 16
圖2-2纖維與混凝土堅應力傳遞圖 16
圖2-3 纖維混凝土之破壞機構(a)拉脫破壞(b)拉斷破壞(c)剪斷破壞 17
圖2-4 纖維混凝土撓曲載重與變形關係圖 18
圖2-5 纖維混凝土強度與體積含量關係 18
圖2-6 纖維混凝土強度、體積含量與排列方式關係 19
圖2-7 纖維混凝土強度、體積含量與排列方式關係 19
圖2-8 纖維混凝土強度與纖維體積含量及排列方式有關 20
圖2-9 骨材粒徑影響纖維排列方式之關係 20
圖2-10 各種不同型式之聚丙烯纖維 21
圖2-11 塑性收縮應變與硬化收縮應變與時間之關係 22
圖2-12 ASTM Cl018韌性指數計算示意圖 23
圖2-13 JCI等效抗彎強度計算示意圖 23
圖3-1本試驗計劃及流程 40
圖3-2 Shimadzu萬能試驗機 41
圖3-3 水泥砂漿拌合機 42
圖3-4 混凝土拌合機 42
圖3-5 恆溫恆溼櫃 43
圖3-6 恆溫恆溼室外 44
圖3-7 恆溫恆溼室內 44
圖3-8 數位式圓盤測微計 45
圖3-9 電子枰 45
圖3-10 砂漿棒應變測量固定架 46
圖3-11 水泥砂漿乾縮試體置放櫃 46
圖3-12 25×25×280㎜水泥砂漿乾縮試體模型 47
圖3-13 4×4×16㎝砂漿抗彎試體模 47
圖3-14 15×15×53㎝混凝土抗彎試體模 48
圖3-15 砂漿棒標塞 48
圖3-16 烘箱 49
圖3-17 流動桌 49
圖3-18纖維水泥砂漿乾縮試驗流程 50
圖3-19(a) 三點荷重抗彎試驗機示意圖 51
圖3-19(b) 水泥砂漿三點荷重抗彎試驗 51
圖3-20(a) 三分點荷重抗彎試驗機示意圖 52
圖3-20(b) 混凝土三分點荷重抗彎試驗 52
圖3-21 SENB試樣(a)示意圖及(b)正視圖 53
圖3-22 SENB水泥砂漿抗彎韌性試驗 刀片割鋸 54
圖3-23 SENB水泥砂漿抗彎韌性試驗試體模 54
圖3-24 SENB水泥砂漿抗彎韌性試驗試體 55
圖4-1 純聚丙烯纖維 65
圖4-2 NO.1聚丙烯纖維 65
圖4-3 NO5聚丙烯纖維 65
圖4-4 A型聚丙烯纖維 66
圖4-5 B型聚丙烯纖維 66
圖4-6 C型聚丙烯纖維 66
圖4-7 D型聚丙烯纖維 67
圖4-8 E型聚丙烯纖維 67
圖4-9 F型聚丙烯纖維 67
圖4-10 G型聚丙烯纖維 68
圖4-11 H型聚丙烯纖維 68
圖4-12 純聚丙烯纖維 69
圖4-13 NO.1聚丙烯纖維 69
圖4-14 NO.5聚丙烯纖維 70
圖4-15 A型聚丙烯纖維 70
圖4-16 B型聚丙烯纖維 71
圖4-17 C型聚丙烯纖維 71
圖4-18 D型聚丙烯纖維 72
圖4-19 E型聚丙烯纖維 72
圖4-20 F型聚丙烯纖維 73
圖4-21 G型聚丙烯纖維 73
圖4-22 H型聚丙烯纖維 74
圖4-23 純聚丙烯纖維(0:0.1%:0.2%:0.3%)乾縮趨勢 75
圖4-24 NO.1聚丙烯纖維(0:0.1%:0.2%:0.3%)乾縮趨勢 75
圖4-25 NO.5聚丙烯纖維(0:0.1%:0.2%:0.3%)乾縮趨勢 76
圖4-26 0.1%(純、NO.1、NO.5聚丙烯纖維)乾縮趨勢 76
圖4-27 0.2%(純、NO.1、NO.5聚丙烯纖維)乾縮趨勢 77
圖4-28 0.3%(純、NO.1、NO.5聚丙烯纖維)乾縮趨勢 77
圖4-29 (純、NO.1、NO.5聚丙烯纖維)極限乾縮率 78
圖4-30 聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試驗強度比較圖 79
圖4-31聚丙烯纖維混凝土抗彎試驗強度比較圖 80
圖4-32聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎韌度試驗載重位移圖(0%) 81
圖4-33聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎韌度試驗載重位移圖(0.1%) 82
圖4-34聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎韌度試驗載重位移圖(0.2%) 83
圖4-35聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎韌度試驗載重位移圖(0.4%) 84
圖4-36 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎韌度比較圖 85
圖4-37 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎最大荷重比較圖 85
圖4-38 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎載重位移面積比較圖 86
圖4-39 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0%,1號) 87
圖4-40 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0%,2號) 87
圖4-41 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0%,3號) 87
圖4-42 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.1%,1號) 88
圖4-43 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.1%,2號) 88
圖4-44 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.1%,3號) 88
圖4-45 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.2%,1號) 89
圖4-46 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.2%,2號) 89
圖4-47 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.2%,3號) 89
圖4-48 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.4%,1號) 90
圖4-49 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.4%,2號) 90
圖4-50 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體(纖維量0.4%,3號) 90
圖4-51 H型聚丙烯纖維水泥砂漿抗彎試體 91
參考文獻 [1] 宋佩瑄,“纖維混凝土實務”,現代營建雜誌社(1991)

[2] 洪志武,“纖維直徑分佈對混凝土強度之影響”, 國立成功大學土木工程研究所碩士論文,(2002)

[3] 賴勝權,“聚丙烯纖維增強混凝土機械性能之研究”, 國立東華大學材料科學與工程研究所碩士論文,(2001)

[4] N. Banthia and J. F. Trottier, “Concrete Reinforced with Deformed Steel Fiber, Part I:Bond-Slip Mechanisms”,ACI Materials Journal, September-October, pp.435-446 (1994)

[5] R. J. Ward and V. C. Li,“Dependent of Flexural Behavior of Fiber Reinforced Mortar on Material Fracture Resistance and Beam Size”, ACI Materials Journal, November-December, pp.627-637 (1990)

[6] V. S. Gopalartnam, S. P. Shah, G. B. Batson, M. E. Criswell, Ramarkrishnan, and Methi Wecharatana, “Fracture Toughness of Fiber Reinforced Concrete”, ACI Materials Journal, July-August,pp.339-353(1991)

[7] N. Krstulovic-Opara and M. J. AI-Shannag, “Compressive Behavior of Slurry Infiltrated Mat Concrete”, ACI Materials Jounal, May-June,pp.367-376(1999)

[8] N. Krstulovic-Opara and Sary Malak, “Tensile Behavior of Slurry Infiltrated Mat Concrete(SIMCON)”, ACI Materials Jounal, January-February,pp.39-46(1997)

[9] 營建自動化專案計劃 ,「隧道鋼纖維噴凝土技術自動化研究 (Ⅱ)」,內政部營建署,台北(1999)

[10] 楊炫智,“纖維加勁重質混凝土力學性質之研究”, 朝陽科技大學營建工程系碩士論文,(2002)

[11] 林俊賢,“纖維混凝土拉拔行為之界面應力分析”,國立成功大學土木工程研究所碩士論文,(2000)

[12] S. Mindess, and Vondran G., “Properties of Concrete Reinforced with Fibrillated Polypropylene Fibres Under Impact Loading,”Cement and Concrete Research, Vol.18,1988,pp.109-115

[13] “FORTA CR, Three – Dimensional Fibrous Reinforcement for Concrete,”Forta Corporation,USA, 1988

[14] Z.P. Bazant, and Wittmann, F.H. “Creep and shrinkage in concrete structures”,New York, John Wiley & Son Ltd., 1982, pp.129-161

[15] RILEM Committee TC69-MMC, “Conclusions for structural analysis and for formulation of standard design recpommendations on creep and shrinkage”, ACI Materials Jounal, November-December,pp.578-581 (1987)

[16] 楊錦懷,“纖維加強水泥複合材料之乾縮、黏彈與破裂行為研究”, 國立台灣大學土木工程研究所博士論文,(1989)

[17] 賴森榮,“纖維混凝土之發展與應用”,財團法人台灣營建研究中心,(1983)

[18] M. C. Nataraja, N. Dhang, and A. P. Gupta, “Toughness Characterization of Steel Fiber-Reinforced Concrete by JSCE Approach”, Cement and Concrete Research, Vol.30, pp.593-597(2000)

[19] 林利垣,“碳纖維混凝土之工程性質研究”,國立交通大學土木工程研究所碩士論文,(1992)

[20] 宋佩瑄,“混凝土供懲中如何選用適當的纖維材料” ,碳纖維混凝土在工程上的應用與發展研討會,pp.1-15,(1998)

[21] Bayasi Z., Zeng J., "Properties of Polypropylene Fibre Reinforced Concrete", ACI Material Journal, 90, No.6, 605-610, 1993
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2003-07-14起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2003-07-14起公開。


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