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系統識別號 U0026-0812200914303182
論文名稱(中文) 添加爐灰與聚丙烯纖維對預拌土壤材料力學性質之研究
論文名稱(英文) A Study on the Mechanical Properties of Ready-Mixed Soil Materials with Slag-Fly Ash Admixtures and Polypropylene Fibers
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 王圍任
研究生(英文) Wei-jen Wang
電子信箱 n6695424@mail.ncku.edu.tw
學號 n6695424
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 173頁
口試委員 口試委員-王央城
指導教授-陳景文
口試委員-徐登文
口試委員-李維峰
口試委員-倪勝火
中文關鍵字 預拌土壤材料  控制性低強度材料  相對抗壓強度增量  聚丙烯纖維  爐灰 
英文關鍵字 Relative Incredse in Compressive Stress  polypropylene fiber  Material (CLSM)  slag fly ash  Controlled Low-strength  Ready-mixed Soil Materials (RMSM) 
學科別分類
中文摘要 預拌土壤材料(Ready-Mixed Soil Materials, RMSM)是一種介於控制性低強度材料與土壤水泥間之新型回填材料。本研究以試驗方式探討爐灰取代(水泥)率對RMSM回填材料之流動性與力學性質影響,並添加不同聚丙烯纖維進行動態力學試驗。在研究上,以兩種廢棄土、不同爐灰取代率(0~90%)、不同聚丙烯摻量(0~1.2 kg/m3)及不同應變速率(10-5~10-1sec-1)作為試驗變數。對新拌RMSM進行倒置坍流度試驗、修正坍流度試驗、V形流速試驗、單位重量測及初終凝試驗等。在力學性質方面,以單軸無圍抗壓強度分析各齡期之RMSM力學行為。
由試驗結果顯示,在同時考量RMSM之流動性、抗壓強度、殘餘強度及凝結時間等因素,提出RMSM之最佳爐灰取代率為50%為宜;而考慮RMSM之韌性行為、爐灰取代效益、工作度損失、強度控制及經濟效益等因素,則聚丙烯摻量宜選在0.6 kg/m3:最後在動態行為研究中發現,爐灰取代率與聚丙烯摻量的提升均會影響RMSM之相對抗壓強度增量(σ/σststic)。
英文摘要 Ready-mixed Soil Materials (RMSM) is a new range of soil material with propertieslying between controlled low-strength material and soil cement. This research investigates the effect of partial replacement (cement) ratio using slag fly ash. on the RMSM mixture’s flow ability and engineering properties with experimental method, and proceeded with dynamic mechanical test with different polypropylene fiber content. In this study, used two kinds of waste soil, various slag fly ash. replacement levels (i.e. 0~90% cement by weight replaced with slag fly ash), various polypropylene fiber reinforced levels (i.e. 0~1.2 kg/m3 polypropylene fiber ) and different strain velocity (i.e. 10-5~10-1sec-1) to take as test conditions. Inverted slump test, modify slump test, V type funnel test, unit weight and tests for initial and final setting were carried out to obtain the properties for flow ability of the fresh RMSM mortars. The mechanical properties of RMSM mixtures such as unconfined compressive strength of harder mortars by a series of laboratory test.
Test results show that, if considered on the flow ability, mechanical property, residues strength and setting time of RMSM mixture, then S.F. replacement (cement) ratio 50% is better then other ratios. If considered on the tenacity behavior, slag fly ash replacement benefits, flow ability lose, strength control and economical benefits of RMSM mixture, then polypropylene fiber reinforced content 0.6 kg/m3 is better then other contents. The final, descried in dynamic behavior of RMSM study, both the slag fly ash replacement (cement) ratio and polypropylene fiber reinforced content effect Relative Incredse in Compressive Stress(σ/σststic) of RMSM.
論文目次 中文摘要……………………………………………………..………………I
英文摘要……………………………………………………………………II
誌謝…………………………………………………………………………IV
目錄…………………………………………………………………………VI
表目錄………………………………………………………………………X
圖目錄…………………………………………………………………XII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 3
1.3 研究架構 4
第二章 文獻回顧 7
2.1 預拌土壤材料之特性與限制 7
2.1.1 預拌土壤材料之五大特性 7
2.1.2 預拌土壤材料之限制 10
2.2 控制性低強度材料發展 12
2.2.1 CLSM國外相關研究 12
2.2.2 CLSM國內相關研究 14
2.3 各種回填材料配比組成率 17
2.3.1 控制性低強度材料(CLSM) 17
2.3.2 土壤水泥(Soil Cement) 18
2.3.3 預拌土壤材料(RMSM) 19
2.3.4 塑性混凝土(Soil Concrete) 20
2.3.5 土壤聚合物水泥(Geopolymeric Cement) 21
2.4 聚丙烯纖維之發展與應用 24
2.4.1 纖維混凝土破壞機制 24
2.4.2 影響纖維混凝土強度與工作性之因素探討 25
2.4.2 聚丙烯纖維混凝土 27
2.5 材料膠結固化原理 33
2.5.1 水泥 33
2.5.2 飛灰 35
2.5.3 爐石 36
第三章 配比設計及試驗方法 38
3.1 材料分析 38
3.2 預拌土壤材料配比設計方法 44
3.2.1配比方法 44
3.2.2配比成果 54
3.3 試驗規劃與試體製作 54
3.3.1 試驗規劃 54
3.3.2 試驗製作 61
3.4 試體養護方式 65
3.5 試驗設備與試驗方法 67
3.5.1 試驗設備 67
3.5.2 試驗方法 74
第四章 試驗結果與討論 79
4.1 拌合試驗品質探討 79
4.1.1 單位重誤差率(%) 79
4.1.2 新拌與硬固RMSM漿體合理性 80
4.2 新拌工作度試驗成果與探討 81
4.2.1 修正坍流度試驗 82
4.2.2 V型流速試驗 83
4.2.3 倒置坍流度與修正坍流度相互關係 87
4.3 初終凝試驗成果與探討 88
4.4 單軸壓縮試驗成果與探討 91
4.4.1 預拌土壤材料最佳水膠比探討(第一階段) 91
4.4.2 預拌土壤材料最佳爐灰取代水泥量探討(第二階段) 98
4.4.3 預拌土壤材料彈性模數(ER)探討(第二階段) 110
4.5 聚丙烯摻量對RMSM之影響(第三階段) 117
4.5.1 不同聚丙烯纖維摻量之抗壓力學行為探討 117
4.5.2 聚丙烯摻量對RMSM之彈性模數影響探討 119
4.5.3 RMSM韌性指數分析 119
4.6 不同應變速率對RMSM運動行為之影響(第三階段) 132
4.6.1 不同應變速率之抗壓力學行為探討 132
4.6.2 RMSM不同應變速率之相對抗壓強度增量探討 133
第五章 結論與建議 153
5.1 結 論 153
5.2 建 議 156
參考文獻 158
附錄A 應力應變資料處理程式(Dataplayer) -MATLAB程式碼 166
作者簡歷 173
參考文獻 1. 中國土木水利工程學會,混凝土工程設計規範與解說,科技圖書公司,台北,第1-4頁,(1998)。
2. 代新祥,文梓芸,「土壤聚合物水泥」,新型建築材料,第34-35頁,北京,(2001)。
3. 台灣營建研究院,高性能回填材料(CLSM)應用,台灣營建研究院叢書,台北,(2001)。
4. 台灣營建研究院,「控制性低強度材料於土木工程應用之研究」報告書,內政部營建署,第53-75頁,(2002)。
5. 宋佩瑄,「纖維混凝土實務」,現代營建,第94頁,(1991)。
6. 沈永年、陳仙州、王聰田,「低強度高流動混凝土於管道回填工程之運用」,第十一屆鋪面工程學術研討會論文集,第665-672頁,(2001)。
7. 吳淵洵、李明哲、陳雨音,「棄土拌合CLSM之工程性質」,高性能回填材料(CLSM)產製,台灣營建研究院叢書,第17-31頁,台北,(2002)。
8. 林維明、黃兆龍、江奇成,「營建剩餘土石方及混合廢鑄件料再生利用為高性能低強度混凝土」,現代營建,第297期,第19-29頁,(2004)。
9. 林健三,「預拌土壤材料工程性質之研究」,國立成功大學土木工程學系,碩士論文,(2005)。
10. 洪志武,「纖維直徑分布對混凝土強度之影響」,國立成功大學土木工程學系,碩士論文,(2002)。
11. 禹凱、錢曉倩、張軼倫、周富榮,「聚丙烯纖維對混凝土早期收縮影響的試驗研究」,混凝土, 2007年第5期(總第211期),第64-68頁,(2007)。
12. 袁鴻昌,「地聚合物材料的發展及其在我國的應用前景」,矽酸鹽通報,第二卷,第46-51頁,(1998)。
13. 柴希文、鄭瑞濱,「聚丙烯纖維的工程性質」,聚丙烯纖維在工程上的應用與發展,台灣營建研究院叢書,第99-117頁,台北,(1998)。
14. 柴希文、謝佩昌,「礦物摻料在高流動低強度回填材料的運用」,應用礦物摻料提昇混凝土品質研討會論文集,台灣營建研究院,(1999)。
15. 陸景文、詹穎文、陳振川,「台灣地區混凝土抗壓強度與彈性模數特性研究」,中國土木水利工程學刊,第十四卷,第三期,第371-379頁,(2002)。
16. 陳松堂、林建宏,「自充填混凝土之適用性介紹」,台灣公路工程,第三十卷,第五期,第2-14頁,(2003)。
17. 張家瑋,「高性能低強度混凝土材料力學行為研究」,國立屏東科技大學土木工程學系,碩士論文,(2003)。
18. 張政豐,「高性能低強度回填材料之開發與應用」,水利署期刊,第12 期,第23-32頁,(2003)。
19. 張政豐,「膠結性回填材料之工程性質研究」,國立成功大學土木工程學系,博士論文,(2005)。
20. 程瑤、張美霞,「塑性混凝土配合比試驗研究及應用」,長江科學院院報,第十九卷,第5期,第62-64頁,(2002)。
21. 黃兆龍,高性能混凝土理論與實務,詹氏書局,台北,第71-123頁,(2003)。
22. 湯家智、李明輝、陳景文、戴毓修,「控制性低祥度材料對軍事防護工程的應用及可行性之探討」,黃埔學報,第四十九期,第125-138頁,(2005)。
23. 楊全成、陳士琦、林筱婷,「澄清湖水庫淤泥再生利用與力學試驗自動化之研究」,第11屆大地工程學術研討會論文集,pp.I01-1~8,(2005)。
24. 楊全成,「淤泥添加土壤改良劑之CLSM管溝材料特性研究」,第12屆大地工程學術研討會論文集,pp.A3-11-01~09,(2007)。
25. 湯家智、陳景文、王圍任,「爐灰取代部分水泥量對預拌土壤材料工程性質之影響」,第12屆大地工程學術研討會論文集,第A3-07-01~09頁,(2007)。
26. 詹穎雯,「飛灰爐石混凝土之原理、性質與應用」,飛灰爐石於混凝土工程之合理運用,台灣營建研究院叢書,第1-16頁,台北,(2000)。
27. 經濟部水利處南區水資源局,「南化水庫與高屏溪攔河堰聯通道路計畫」報告書,經濟部水利處南區水資源局,(2002)。
28. 鄒代強、姚中亮、唐紹輝、楊耀亮,「填充體單軸壓縮韌性性能試驗研究」,礦業研究與發展,第二十五卷,第五期,第26-29頁,(2005)。
29. 潘昌林、鄭瑞濱,「控制性低強度材料(CLSM)之工程運用」,中華民國第四屆鋪面材料再生學術研討會論文集,(2000)。
30. 鄭瑞濱,「新拌及硬固CLSM品質檢驗」,高性能回填材料(CLSM)應用,台灣營建研究院叢書,第83-101頁,台北,(2001)。
31. 鄭瑞濱,「新拌及硬固CLSM材料試驗」,高性能回填材料(CLSM)產製,台灣營建研究院叢書,第51-62頁,台北,(2002)。
32. 鄭瑞濱,「活性粉混凝土構件之工程性質研究」,國立台灣大學土木工程學系,博士論文,(2003)。
33. 鄭伯乾,「聚丙烯纖維混凝土之抗裂力學行為」,國立成功大學土木工程學系,碩士論文,(2003)。
34. 鄭瑞濱、胡志誠、邱暉仁,「塑性混凝土之工程性質研究」,台灣混凝土學會2007年混凝土工程研討會論文集,第B-6-1~9頁,(2007)。
35. 盧俊愷、劉英偉、張家瑋、詹孟晃,「CLSM力學行為探討」,第10屆大地工程學術研討會論文集,第1009-1011頁,(2003)。
36. 謝啟萬,陳建宏,田一佐,「土壤性質對CLSM 特性之影響」,第十屆大地工程學術研討會論文集,第1021-1025頁,(2003)。
37. 蘇梅怡,「廢玻璃砂於高性能低強度材料之應用」,淡江大學土木工程學系,碩士論文,(2004)。
38. ACI Committee 230, “State-of-the-art report on soil cement”, ACI Material Journal, Vol. 87, No. 4, pp. 395-417, (1990).
39. ACI Committee 318, ACI Manual of concrete Practice, Part 3, Use of Concrete in Buildings-Design, Specifications, and Related Topics, American Concrete Institute, Detroit, 318R-81, (1997).
40. ACI Committee 363, ACI Manual of concrete Practice, Part 1,Materials and General Properties of Concrete, American Concrete Institute, Detroit, 363R-22, (1997).
41. ACI Committee 229R,“Controlled Low Strength Materials (CLSM),” ACI 229R-99, (1999).
42. Bischoff, P.H., and Perry, S.H., “Compressive Behavior of Concrete at High Strain Rates,” Materials and Structures, Vol. 24, pp. 425-450, (1991).
43. Das B.M., 大地工程原理第五版,東華書局,台北,第22-29頁,(2002)。
44. Chen, J.W., and Chang, C.F., “Development and Application of the Ready-Mixed Soil Materials,” 14th International Society of Offshore and Polar Engineering Conference (ISOPE), Toulon France, pp. 675-680, (2003).
45. Chang, C.F. and Chen, J.W., “Development and Production of Ready-Mixed Soil Materials,” ASCE, Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 18, Issue 6, pp. 792-799, (2006).
46. Gardner, N.J., and Zhao, J.W., “Creep and shrinkage revisited,” ACI Journal, No. 90-M26, pp. 236-246, (1993).
47. Gardner, N.J., and Lockman, M.J., “Design provisions for shrinkage and creep of normal-strength concrete,” ACI Materials Journal, Vol. 98, No. 2, pp. 236-246, (2001).
48. Hitch, J. L. , “Test Methods for Controlled Low-Strength Materials (CLSM): Past, Present, and Future,” The Design and Application of Controlled Low-Strength Materials (Flowable Fill), ASTM STP 1331, A. K. Howard and J. L. Hitch, Eds., ASTM International, West Conshohocken, PA, pp. 3-10, (1998).
49. Himanshu Tripathi, Charles E. Pierce, Sarah L. Gassman, and Travis W. Brown, “Methods for Field and Laboratory Measurement of Controlled Low-Strength Materials,” Journal of ASTM International, Vol. 1, No. 6, pp. 1-15,(2004).
50. Lindholm, U.S., “Techniques in Metals Research,” Vol. 5, Part 1, Interscience, in R.F. Bunshah ed., New Youk, (1971).
51. Lasater, D.V., “Resilient Performance of Controlled Density Fill in Utility Trench Excavations,” Department of Civil Engineering, University of Washington, Master Science thesis, Seattle, Washington, (1990).
52. Lianxiang Du, Kevin J.F., David T. “Effects of Constituent Materials and Quantities on the Water Demand and Compressive Strength of Controlled Low-Strength Material,” ASCE, Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 14, No. 6, pp. 485-459, (2002).
53. Nmai, C.K., McNeal, F., and Martin, D., “New Foaming Agent for CLSM Applications,” Concrete International, Vol. 19, No. 4, pp. 44-47, (1997).
54. Naik, T.R., Singh, S.S., “Flowable Slurry Containing Foundry Sands, ”Journal of Materials in Civil Engineering, Vol. 9, No. 2, pp. 93-102, (1997).
55. Naik, T.R., Singh, S.S., “Permeability of Flowable Slurry Materials Containing Foundry Sand and Fly Ash,” Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 123, pp. 446-452, (1997).
56. Naik, T.R., Singh, S.S., and Ramme, B.W., “Performance and Leaching Assessment of Flowable Slurry,” Journal of Environmental Engineering, Vol. 127, pp. 359-368, (2001).
57. Peindl, R.D., Janardhanam, R., and Burns, F., “Evaluation of Flowable Fly-Ash Backfill. I: Static Loading,” Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 118, No. 3, pp. 449-463, (1992).
58. S. Mindess, and Vondran G., “Properties of Concrete Reinforced with Fibrillated polypropylene Fibers Under Impact Loading,” Cement and Concrete Research, Vol. 18, pp. 109-115,(1988).
59. Thomson, S., and Kjartanson, B.H., “A Study of Delayed Failure in a Cut Slope in Stiff Clay,” Canada geotectonic Journal, Vol. 22, pp. 286-297, (1985).
60. Tikalsky, P., Gaffney, M., and Regan, R., “Properties of Controlled Low-Strength Material Containing Foundry Sand,” ACI Materials Journal, Vol. 97, pp. 698-702, (2000).
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2008-08-20起公開。
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