臺灣博碩士論文加值系統

近年來永續發展及循環經濟的理念日漸重視，如何節能減碳及有效利用資源材料已成為各國努力的目標，已成為各界特別重視的環保課題。本研究利用安定過後的不鏽鋼還原碴和飛灰及爐石等卜作嵐材料製成環保水泥砂漿，探討以不同齡期、水膠比及取代量之環保水泥進行新拌、工程及耐久性之驗證，期待提升資源材料再利用及節能減碳之效益。
本研究採用卜作嵐材料(飛灰固定取代10%和爐石固定取代20%)，以不鏽鋼還原碴(細度3000cm2/g)取代水泥0%、5%、10%及水膠比(W/B)0.4、0.5、0.6，進行水泥砂漿試驗，測定其工作性，並製作成試體，放置飽和石灰水，於齡期3、7、28及56天進行工程性質(抗壓強度、抗彎強度、抗拉強度、超音波波速)及耐久性質(表面電阻、硫酸鹽侵蝕)，藉此探討添加不同比例及水膠比的卜作嵐材料及不鏽鋼還原碴水泥砂漿，對其工程及耐久性質之影響，進而評估以卜作嵐材料及還原碴替代水泥之可行性。研究結果顯示，適量使用卜作嵐材料(飛灰、爐石)及不鏽鋼還原碴，不但可以減少水泥之用量，更可以解決工業副產品造成的環境汙染問題。
研究結果顯示適當的取代量及水膠比可增加試體的抗壓強度、抗彎強度及抗拉強度；並提升超音波波速。當齡期56天時電阻遠高於控制組，在抗硫酸鹽侵蝕的部分也有明顯的差異，顯示同時添加卜作嵐材料及不鏽鋼還原碴，不但能達成資源再利用也可使環保水泥的混凝土更具耐久性。

In recent years, the concept of sustainable development has received increasing attention. Economic development needs to be based on the protection of the Earth’s natural ecological system and environment. Determining how to save energy, reduce carbon and effectively use resource materials has become the goal of various countries. Green recycled materials are used to protect the environment. Cement has become an environmentally derived material to which many walks of life attach great importance. This study uses stabilized stainless steel reduced ballast, fly ash, and furnace stone to prepare environmentally friendly cement mortar and explores the use of environmentally friendly cement with different ages, water-to-binder ratios and replacement amounts for verification of the new mixtures, engineering and durability. Then, we evaluated the feasibility of making environmentally friendly cement from pozzolanic materials and stainless steel reduction ballast and achieved the goals of energy savings, carbon reduction, and improved safety and sustainability.
This study utilized pozzolanic material (fixed amount of fly ash instead of 10% and fixed amount of hearth instead of 20%), stainless steel reduced ballast (fineness of 3000 cm2/g) instead of cement at 0%, 5%, 10% and water-binder ratios (W/B) of 0.4, 0.5, 0.6. A cement mortar test was carried out to determine the workability of this material, a test body was built, saturated lime water was added, and the engineering properties (compressive strength, tensile strength, bending strength resistance, ultrasonic wave speed) and durability properties (sulfate erosion, surface resistance) were characterized. The effects of using different ratios and water-binder ratios of pozzolanic material and stainless steel reduced ballast cement mortar on the engineering and durability properties were explored, and the feasibility of replacing cement with pozzolanic materials and reduced ballast was evaluated. The research results show that proper use of pozzolanic materials (fly ash, furnace stone, and stainless steel reduction ballast) can not only reduce the amount of cement used but also solve the problem of environmental pollution caused by industrial byproducts.
In addition, the resistance value of the pozzolanic material was much higher than that of the control group at 56 days of age. There was also a significant difference in the resistance to sulfate erosion. This results shows that adding pozzolanic material and stainless steel reducing ballast can improve the use of resources and that environmentally friendly cement concrete is more durable than other concretes.

摘要 ii
ABSTRACT iii
誌謝 v
目錄 viii
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 1
1-3 研究內容 2
1-4 研究流程 3
第二章 文獻回顧 4
2-1卜作嵐材料及反應 4
2-2-1電弧爐煉鋼製程 9
2-2-2不鏽鋼還原碴基本性質 9
2-2-3不鏽鋼還原碴膨脹之因素 10
2-2-4不鏽鋼還原碴之安定化 10
2-2-5不鏽鋼還原碴應用於水泥相關研究 12
2-2一貫作業煉鋼爐碴 14
2-2-1一貫作業煉鋼製程 14
2-2-2爐石粉基本性質 14
2-2-3爐石粉反應過程 15
2-3飛灰 16
2-3-1飛灰來源及分類 16
2-3-2飛灰特性 17
2-3-3飛灰基本性質 18
2-4波特蘭水泥 20
2-4-1水泥製程與基本性質 20
2-4-2水泥水化反應 21
2-4-3水泥漿體之孔隙結構生成物 24
2-4-4高溫作用對水泥材料之影響 27
2-5還原碴之膨脹 28
2-5-1 體積膨脹因素 28
2-5-2 抑制膨脹之安定方法 29
第三章 試驗計畫 32
3-1 試驗材料 32
3-2 試驗變數 33
3-3 試驗項目及設備 34
3-3-1新拌性質 34
3-3-2硬固性質 34
3-3-3耐久性質 37
3-3-4耐高溫性質 38
3-3-5微觀分析 40
第四章 水泥砂漿結果與分析 49
4-1 新拌性質 49
4-1-1 坍度 49
4-1-2 流度 50
4-2 硬固性質 51
4-2-1 抗壓強度 51
4-2-2 抗彎強度 53
4-2-3 抗拉強度 55
4-2-4 超音波波速 57
4-2-5吸水率試驗 59
4-3 耐久性質 60
4-3-1四極式電阻 60
4-3-2 耐硫酸鹽侵蝕 62
4-3-3 熱壓膨脹試驗 64
第五章 結論與建議 97
5-1 結論 97
5-2 建議 98
參考文獻 99
作者簡歷 103

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