進階搜尋


   電子論文尚未授權公開,紙本請查館藏目錄
(※如查詢不到或館藏狀況顯示「閉架不公開」,表示該本論文不在書庫,無法取用。)
系統識別號 U0026-2407201812274700
論文名稱(中文) 鍋爐灰渣再利用於CLSM粒料可行性之研究
論文名稱(英文) Reuse of Boiler ash as Aggregate for the Controlled Low-Strength Materials
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 資源工程學系
系所名稱(英) Department of Resources Engineering
學年度 106
學期 2
出版年 107
研究生(中文) 鄭煜愷
研究生(英文) Yu-Kai Cheng
學號 N46051075
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 114頁
口試委員 指導教授-陳昭旭
口試委員-董家鈞
口試委員-柯明賢
口試委員-余憲睿
中文關鍵字 CLSM  鍋爐灰渣  工程特性  早強劑 
英文關鍵字 CLSM (Controlled Low-Strength Materials)  boiler ash  engineering properties  early strength agent 
學科別分類
中文摘要 工業副產品鍋爐灰渣為石化工業因燃燒燃料所衍生之廢棄物,其去留已對生態環境造成沉重的負擔。此外,營建所需之砂石資源日益枯竭,開發替代產品實有迫切需要。因此以鍋爐灰渣開發新型回填材料屬於一種新興之研究領域,除可解決日益嚴重之廢棄鍋爐灰渣存量,亦可舒緩砂石料源短缺問題。
本研究以鍋爐灰渣分別取代粗細粒料,作為CLSM之粒料。以粒料及水泥用量之比例和添加早強劑為變數,經由實驗設計決定14組CLSM配比,驗證各組配比是否符合坍流度、落沉試驗、抗壓強度、氯離子含量等規範要求,並進行體積膨脹測試。
試驗結果顯示本研究之鍋爐灰渣試樣皆含有較高吸水率,對於需高流動性之CLSM的水膠比會產生誤差,並影響其工程特性,在工程特性14組配比中坍流度直徑皆達40 cm以上,抗壓強度皆小於90 kgf/cm2,落沉試驗以MC-B20、MC-B40、LC-B20、LC-B40A05、HC-B40C100、HC-B40C50和HC-B40C0符合24小時沉陷量小於7.6 cm,膨脹量所有配比皆屬於不膨脹,氯離子含量全部配比皆不符合規範0.15 kg/m3,因此無法適用於鋼筋,否則會有腐蝕的效果,鍋爐灰渣再利用於CLSM之最佳配比為MC-B40、LC-B40A05、HC-B40C100和HC-B40C50。
成本分析方面,本研究CLSM單價為553~968元/m3,相較於外面市場賣得CLSM約可節省262~677元/m3單價,經濟效益方面有明顯正面效果。
英文摘要 This study discusses the feasibility of CLSM (Controlled Low-Strength Materials) with using boiler ash. Test results showed that all boiler ash samples have high water absorption. Water-binder ratio of CLSM are particularly prone to errors due to the high water absorption of boiler ash, and the engineering characteristics of CLSM can be affected too.The Slump flow diameter is more than 40 cm, the compressive strength is less than 90 kgf/cm2, and the sample MC-B20, MC-B40, LC-B20, LC-B40A05, HC-B40C100, HC-B40C50 and HC-B40C0 meets the diameter of the indentation formed during the ball drop test were less than 7.6 cm, and all the ratios of expansion are non-expanded. The ratio of chloride ion content does not meet the specification of 0.15 kg/m3, so it cannot be applied to steel bars, otherwise there will be corrosion effect. The optimum ratio of boiler ash to CLSM is MC-B40, LC-B40A05, HC-B40C100 and HC-B40C50. Otherwise, the unit price of the CLSM in this study is between $535 to $968 NT dollars. The CLSM in this study is more cost-effective than other CLSM
論文目次 摘 要 I
Abstract II
誌 謝 VIII
目錄 IX
表目錄 XII
圖目錄 XIV
第一章 緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2研究方法與流程 3
第二章 文獻回顧 5
2.1鍋爐灰渣介紹 5
2.1.1鍋爐渣燃料種類 5
2.1.2鍋爐灰渣來源 13
2.1.3鍋爐灰渣特性 17
2.2 鍋爐灰渣再利用情況 18
2.3 控制性低強度材料(CLSM)介紹 23
2.3.1 CLSM基本概況 24
2.3.2 CLSM之材料組成 27
2.3.3國內CLSM之工程特性 31
2.4常見水化產物之種類及特性 35
2.4.1 C-S-H膠體 35
2.4.2氫氧化鈣(CH) 36
2.4.3鈣礬石(AFt) 37
2.4.4單硫型鋁酸鈣(AFm) 37
第三章 實驗材料與方法 38
3.1材料特性及實驗流程 38
3.1.1鍋爐灰渣特性 39
3.1.2實驗流程 50
3.2 鍋爐灰渣之基本特性分析試驗 52
3.2.1物理性質試驗 52
3.2.2化學性質和環境特性試驗 54
3.3 鍋爐灰渣作為CLSM材料之工程特性試驗 57
3.3.1新拌CLSM與CLSM試體的製作與養護 57
3.3.2坍度與坍流度試驗 59
3.3.3 管流度試驗 60
3.3.4落沉強度試驗 62
3.3.5抗壓強度試驗 63
3.3.6膨脹量試驗 65
3.3.7氯離子試驗 66
3.4 鍋爐灰渣作為CLSM材料之配比設計 68
第四章 結果與討論 73
4.1 鍋爐灰渣再利用於CLSM工程特性分析 73
4.2 水泥用量減少於CLSM之工程特性 80
4.3水泥用量增加和粗粒料改變於CLSM之工程特性 89
4.4 添加早強劑於CLSM之工程特性 95
4.5鍋爐灰渣利用於CLSM之成本分析 101
第五章 結論與建議 105
5.1結論 105
5.2建議 106
參考文獻 107
參考文獻 ACI Committee 318 (1995), “Building Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI 318-95) and Commentary (ACI 318R-95).” American Concrete Institute, Detroit:146-156.
ACI committee, “Controlled low strength materials (CLSM).” ACI 229R-99, pp.229R-1-229, R-13.
Anthony, E. J. and D. L. Granatstein (2001), “Granatstein Sulfation phenomena in fluidized bed combustion systems Prog.” Progress in Energy and Combustion Science 27(2): 215–236.
Burnard, H. and S. Bhattachary (2011), “a Power generation from coal Ongoing Developments and Outlook.” International Energy Agency.
Campbell, R. J. (2013), “Increasing the efficiency of existing coal-fired power plants.” technical report Congr. Res. Serv.
Chang, S. S., A. K. Mukhopadhyay, D. Saylak, D. G. Zollinger and G. G. Mejeoumov (2010), “Potential use of stockpiled circulating fluidized bed combustion ashes in controlled low strength material (CLSM) mixture.” Construction and Building Materials 24(5): 839-847.
Cheung, T., D. C. Jansen and J. L. Hanson (2008), “Engineering controlled low strength materials using scrap tire rubber.” Amer Society of Civil Engineers (179): 622-629.
Chi, M. and R. Huang (2014), “Effect of circulating fluidized bed combustion ash on the properties of roller compacted.” Cement and Concrete Composite 45: 148-156.
Conn, R. E. and K. Sellakumar (1999), “Utilization of CFB Fly Ash for Construction Application﹐Proceedings of the 15th International conference on Fluidized Bed Combustion.”
Jhang, Y. J. (2010), “Affect of engineering properties on controlled low strength materials with reclaimed asphalt pavement.” Master’s dissertation. Department of construction engineering, national yunlin university of science and technology.
Koornneef, J., M. Junginger and A. Faaij (2007), “Development of fluidized bed combustion – an overview of trends, performance and cost Prog.” Energy Combust 33(1): 19–55.
Li, X. G., Q. B. Chen, B. G. Ma, J. Huang, S. W. Jian and B. Wu (2012), “Utilization of Modified CFBC Desulfurization Ash as an Admixture in Blende cements: Physico-mechanical and hydration characteristics.” Fuel 102: 674-680.
Lombard, L. P., J. Ortiz and C. Pout (2008), “A review on buildings energy consumption information Energy Build.” Energy and Buildings 40 (3): 394–398.
Malhotra, V. M. and P. K. Mehta (2005), “High Performance, High-Volume Fly Ash Concrete.” Supplementary Cementing Materials for Sustainable Development Inc., Ottawa, Canada.
Mike, J. N. and R. Mack (2007), “Pavement Subgrade Stabilization and Construction Using Bed and Fly Ash.” World of Coal Ash (WOCA)
Rajaram, S. (1999), “Next generation CFBC Chem.” Chemical Engineering Science 54(22): 565–5571.
Razak, H. A., S. Naganathan and S. N. A. Hamid (2010), “Controlled low-strength material using industrial waste incineration bottom ash and refined kaolin.” Arabian Journal for Science and Engineering 35 (2B): pp. 53-68.
Razak, H. A., S. Naganathan and S. N. A. Hamid (2009), “Performance appraisal of industrial waste incineration bottom ash as controlled low-strength material.” Journal of Hazardous Materials 172 (2-3): 862-867.
Sasha, A., H. Justin, S. Richard and M. H. Shehata (2009), “The utilization of recycled concrete aggregate to produce controlled low-strength materials without using Portland cement.” Cement and Concrete Composites 31 (8): 564-569.
Sheen, Y. N., T. H. Sun and W. H. Chung (2008), “Compressive strength of controlled low strength materials containing stainless steel slag.” Joumal of Chinese Corrosion Engineering 22 (3): 217-230.
Sheng, G., J. Zhai, Q. Li and F. Li (2007), “Utilization of fly ash coming from a CFBC boiler cofiring coal and petroleum coke in Portland cement Fuel.” Fuel 86(16): 2625–2631.
Sheng, G., Q. Li and J. Zhai (2012), “Investigation on the hydration of CFBC fly ash.” Fuel 98: 61-66.
Shon, C. S., A. K. Mukhopadhyay, Z. D. Saylak, G. Dan and G. G. Mejeoumov (2010), “Potential use of stockpiled circulating fluidized bed combustion ashes in controlled low strength material (CLSM) mixture.” Construction and Building Materials 24 (5): 839-847.
Siddique, R. A. (2009), “Utilization of waste materials and by-products in producing controlled low-strength materials.” Resources, Conservation Recycling 54 (1): 1-8.
Torgal, F. P. and S. Jalali (2010), “Reusing ceramic wastes inconcrete.”Construction and Building Materials 24(5): 832-838.
Tsai, M. Y., K. T. Wu, C. C. Huang and H. T. Lee (2002), “Co-firing of paper mill sludge and coal in an industrial circulating fluidized bed boiler.” Waste Manag 22(4):439-42.
Wang, H. Y., B. T. Chen, Y. W. Wu and P. Y. Chen (2013), “A study of the fresh properties of controlled low-strength rubber lightweight aggregate concrete (CLSRLC).” Construction and Building Materials 41: 526-531.
Wu, Y. H., R. Huang, C. J. Tsai and W. T. Lin (2015), “Utilizing residues of CFB co-combustion of coal, sludge and TDF as an alkali activator in eco-binder.” Construction and Building Materials 80:69-75
Wu, J. Y. and M. Tsai (2009), “Feasibility study of a soil-based rubberized CLSM.” Waste Manage 29 (2): 636-642.
Xia, Y., Y. Yan and Z. Hu (2013), “Utilization of circulating fluidized bed fly ash in preparing non-autoclaved aerated concrete production Constr.” Build. Mater 47: 1461–1467.
Yao, Y. and H. Sun (2012), “A novel silica alumina-based backfill material composed of coal refuse and fly ash.”Journal of Hazard Mater 213-214: 71-82.
Yue, G., W. Li, Y. Wu, J. Lu and D. Che (2010), “Structure and performance of a 600 MW supercritical CFB boiler with water cooled panels.”Proceedings of the 20th international conference on fluidized bed combustion.
Zhang, Z., J. Qian, C. You and C. Hu (2012), “Use of circulating fluidized bed combustion fly ash and slag in autoclaved brick Constr. Build.” Mater 35: 109–116.
王順元(2009),「廢棄物資源化再製輕質骨材之應用研究」,國立中興大學土木工程系博士論文,。
台塑石化公司(2005),副產品「混合石膏及副產飛灰」再利用技術及應用推廣規範評估報告。
台灣營建研究院(1999),「高性能低強度材料之開發與輔導」期末報告,經濟部工業局八十八年度協助國內傳統工業技術升級計畫。
行政院公共工程委員會,「公共工程飛灰混凝土使用手冊」, 行政院公共工程委員會。
余德全(2001),「臺灣南部地區剩餘土拌合之控制性低強度材料於回填工程應用之探討」,國立屏東科技大學土木系碩士論文。
吳文伯(2010),「再生材料應用於控制性低強度材料之評估」,國立台灣大學土木工程研究所碩士論文。
吳坤達(2006),「下水道污泥作為道路基底層及CLSM材料之工程特性研究」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
吳德憲(2015),「添加鋼纖維與礦物摻料水泥基複合材料特性研究」,國立台灣海洋大學材料工程研究所博士論文。
呂俊復(2003),「循環流化床鍋爐運行與檢修」,中國水利水電出版社。
宋遠明、錢覺時、劉景相、王波、王志娟(2013),「SO3對固硫渣膠凝系統水化及性能的影響」,建築材料學報,第16期,第4期,第688-694頁。
宋擁軍(1999),「含氣量對混凝土抗凍性能的影響」,中國三峽建設,第11期,第45-47頁。
李象(2010),能源科技簡介,正修科技大學。
汪翊鐙(2009),「CFB 副產石灰掺配爐石粉製作混凝土成效研究」,國立中央大學土木研究所碩士論文。
房性中(2011),「控制性低強度材料使用成效之探討」,技師報,第755期,第4、6頁。
林剛,吳基球等(2003),「CFB鍋爐燃燒高硫石油焦的灰渣綜合利用之研究」,環境科學與技術。
侯昌辰(2010),「再生粗粒料應用於控制性低強度材料之研究」,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。
徐肇晞(2001),「自充填混凝土之流變性與坍損恢復之試驗研究」,國立台灣大學土木工程系碩士論文。
柴希文(2006),「垃圾焚化飛灰處理方法及其通路研究」,2006年台灣環境資源永續發展研討會,台灣環境資源永續發展協會,桃園中壢。
翁榮勝(2012),「水化副產石灰應用於拌製填方材料之研究」,國立中央大學土木研究所碩士論文。
高偉傑(2011),「淨水污泥餅再利用於CLSM回填材料之研究」,淡江大學水資源及環境工程學系碩士論文。
國立臺灣師範大學(2012),能源教育資訊網。網址:http://energy.ie.ntnu.edu.tw 及http://energy.media-net.com.tw/index.asp。
許富呈(2006),「預拌土壤材料配比之開發研究」,國立中興大學土木工程研究所碩士論文。
許鎧麟(2002),新拌CLSM性質,載自潘昌林主編高性能回填材料(CLSM)產製,台北縣:台灣營建研究院,第1-16頁。
陳冠宇(2011),「不同型態之CFB 副產石灰應用於混凝土之研究」,國立中央大學土木研究所碩士論文。
陳冠宇(2010),「鹼激發爐石基膠體配比因子對其工程性質影響之研究」,國立台灣科技大學營建工程研究所碩士論文。
陳建棋(2012),「燃煤飛灰與底灰應用於CLSM之早強性質研究」,國立中央大學土木研究所碩士論文。
陳柏宏(2012),「CFB 副產石灰工程性質之研究」,正修科技大學營建工程研究所碩士論文。
陳豪吉(1998),「以台灣地區生產之輕質骨材探討輕質混凝土之配比、製作及強度性質」,國立中興大學土木工程系博士論文。
陳澤毅(2009),「磁化水對飛灰應用於CLSM工程性質之研究」,雲林科技大學營建工程學系碩士論文。
傅沛興(2006),「比粒度─一種表示砂石粒度的新概念」,建築材料學報,第9卷,第1期。
黃兆龍(2007),卜作嵐混凝土使用手冊,台北市:財團法人中興工程顧問社。
黃暉淇(2008),「循環式流化床燃燒飛灰應用於水泥質複合材料之機理與特性研究」國立臺灣海洋大學材料工程研究所碩士論文。
楊珮琳、黃然(2004),「不同養護條件下添加飛灰或爐灰對水泥質材料性質影響之研究」,國立台灣海洋大學河海工程學系九十三學年度碩士專班研究成果發表會。
葛家賢、吳佩芬(2001),「固態廢棄物衍生燃料技」,工程月刊,第76卷,第6期,第39-46頁。
廖政彥(2007),「底灰、淤泥、剩餘土方應用於CLSM之可行性研究」,台灣大學土木工程研究所碩士論文。
劉戀戀(2012),「論砼用細集料的細度模數對混凝土工作性的影響」,中小企業管理與科技,2012年第16期,第178-179頁。
潘昌林(2002),CLSM配比及產製技術,載自潘昌林主編高性能回填材料(CLSM)產製,台北縣:台灣營建研究院,第33-50頁。
蔡坤龍、葉王珍、曹明浙、許志福、莊士群(2011),「焚化爐及燃煤電廠飛灰底渣無機物指紋鑑識計畫」,環境分析化學研討會論文集,行政院環境保護署,台北市。
蔡孟原(2010),「循環式流體化床鍋爐」,科學發展,第450期,2010。
鄭瑞濱(2001),新拌及硬固CLSM品管檢驗,載自潘昌林主編高性能回填材料(CLSM)應用,台北縣:台灣營建研究院,第83-101頁。
蕭定群(2010),「副產石灰配合再生粒料製作無水泥混凝土可行性評估」,國立中央大學土木研究所碩士論文。
環保署(2017),事業廢棄物申報及管理資訊系統。
顏聰、湯兆緯、陳冠宏、陳俊欽(2005),「高爐石粉取代部分水泥對流動化混凝土質流性質之影響」,中國土木水利工程學刊,第十七卷,第一期,第133-141頁。
覺輝(2004),王洪升等,「循環式流體化床脫硫灰渣的特性及應用初探」,國際電力。
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2023-12-31起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2023-12-31起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw