第四章 煅燒溫度與配比設計於泡沫與改質無機聚合膠結材之影響
4.3.4 泡沫改質無機聚合膠結材
4.3.4.1 抗壓強度
表 4-12 與圖 4-32 所示為泡沫改質無機聚合膠結材之抗壓試驗結果，製作泡沫改 質無機聚合膠結材過程中，發生大量消泡情況，由圖 4-32 可看出，所製成試體之實 際相對密度約落於 0.85~0.95 之間，達 7 天或 28 天齡期時，大部分試體抗壓強度小於 無機聚合膠結材。
4.3.4.2 吸水率
表 4-13、圖 4-33 所示，為泡沫改質無機聚合物實際相對密度與吸水率之試驗結 果，預成形泡沫與 SBR 乳膠之防水效果互相衝突，進行拌合時即遇到困難，因為 SBR 乳膠改質原理，其高分子材料包圍水化物聚合形成網路區塊，形成連續之聚合物薄膜，
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加上斥水效果，預成形泡沫幾乎無法拌入膠結材漿體中，無論設計相對密度多少，所 製成試體之實際相對密度皆落在 0.85~0.95 之間，其吸水率約介於 4%~5%，相較於無 機聚合膠結材者之 9%，防水效果獲得大幅改善。
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表4-1 無機聚合膠結材之試驗參數
河川淤泥煅燒溫度 400℃、500℃、600℃、700℃、850℃
篩網孔徑大小 0.3mm、0.5mm
高爐石粉型號 S4000、S6000
粉體使用比例 河川淤泥 75%、高爐石粉 25%[14]
水膠比 0.35、0.4
鹼模數 1
鹼當量 4%、6%、8%
表4 -2 泡沫無機聚合膠結材之試驗參數
河川淤泥煅燒溫度 700℃、850℃
篩網孔徑大小 0.5mm
高爐石粉型號 S4000
粉體使用比例 河川淤泥 75%、高爐石粉 25%[14]
水膠比 0.35
鹼模數 1
鹼當量 6%
相對密度 0.45、0.55、0.65、0.75、0.85
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表4-3 改質無機聚合膠結材之試驗參數
河川淤泥煅燒溫度 700℃
篩網孔徑大小 0.5mm
高爐石粉型號 S4000
粉體使用比例 河川淤泥 75%、高爐石粉 25%[14]
水膠比 0.35
鹼模數 1
鹼當量 6%
SBR 乳膠體積百分比 5%、7.5%、10%、12.5%
表4-4 泡沫改質無機聚合膠結材之試驗參數
河川淤泥煅燒溫度 700℃
篩網孔徑大小 0.5mm
高爐石粉型號 S4000
粉體使用比例 河川淤泥 75%、高爐石粉 25%[14]
水膠比 0.35
鹼模數 1
鹼當量 6%
SBR 乳膠體積百分比 5%
相對密度 0.45、0.55、0.65、0.75、0.85
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表4-5 於煅燒溫度400℃~600℃、細度S4000高爐石粉與不同配比所製成試體達不同齡期之抗 壓強度(kgf/cm2)
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表4-6 於煅燒溫度700℃、細度S4000高爐石粉與不同配比所製成試體達不同齡期之抗壓強度 (kgf/cm2)
表4-7 於煅燒溫度850℃、細度S4000高爐石粉與不同配比所製成試體達不同齡期之抗壓強度 (kgf/cm2)
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表4-8 於煅燒溫度400℃~850℃、細度S6000高爐石粉與不同配比所製成試體達不同齡期之抗 壓強度(kgf/cm2)
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圖 4 -1 經 850℃煅燒之河川淤泥結塊情形
圖 4 -2 無裂縫之 3cm×3cm×3cm 無機聚合物試體外觀 (左至右設計相對密度為 4%、6%、8%)
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圖 4 -3 無裂縫之 5cm×5cm×5cm 泡沫無機聚合物試體外觀 (左至右設計相對密度為 0.45、0.55、0.65、0.75、0.85)
圖 4 -4 無裂縫之 4cm×4cm×16cm 泡沫無機聚合物試體外觀 (左至右設計相對密度為 0.45、0.55、0.65、0.75、0.85)
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圖 4 -5 400℃ 0.3mm 試體不同齡期之抗壓強度
圖 4-6 400℃ 0.5mm 試體不同齡期之抗壓強度
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圖 4-7 500℃ 0.3mm 試體不同齡期之抗壓強度
圖 4-8 500℃ 0.5mm 試體不同齡期之抗壓強度
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圖 4-9 600℃ 0.3mm 試體不同齡期之抗壓強度
圖 4-10 600℃ 0.5mm 試體不同齡期之抗壓強度
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圖 4-11 700℃ 0.3mm 試體不同齡期之抗壓強度
圖 4-12 700℃ 0.5mm 試體不同齡期之抗壓強度
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圖 4-13 850℃ 0.3mm 試體不同齡期之抗壓強度
圖 4-14 850℃ 0.5mm 試體不同齡期之抗壓強度
88
圖 4-15 0.3mm 試體不同煅燒溫度之 7 天抗壓強度
圖 4-16 0.5mm 試體不同煅燒溫度之 7 天抗壓強度
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圖 4 -17 0.3mm 試體不同煅燒溫度之 28 天抗壓強度
圖 4-18 0.5mm 試體不同煅燒溫度之 28 天抗壓強度
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圖 4-19 0.3mm 試體不同煅燒溫度之 91 天抗壓強度
圖 4-20 0.5mm 試體不同煅燒溫度之 91 天抗壓強度
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圖 4-21 0.5mm 700℃、850℃泡沫無機聚合物之 7 天抗壓強度
圖 4-22 0.5mm 700℃、850℃泡沫無機聚合物之 28 天抗壓強度
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圖 4-23 泡沫無機聚合物之 7 天抗壓強度對數座標圖
圖 4-24 泡沫無機聚合物之 28 天抗壓強度對數座標圖
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圖 4-25 0.5mm 700℃、850℃泡沫無機聚合物之 7 天抗彎強度
圖 4-26 0.5mm 700℃、850℃泡沫無機聚合物之 28 天抗彎強度
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圖 4-27 泡沫無機聚合物不同相對密度之吸水率
圖 4-28 改質無機聚合物之抗壓強度
95
圖 4-29 改質無機聚合物之抗彎強度
圖 4-30 改質無機聚合物之抗彎抗壓強度比
96
圖 4-31 改質無機聚合物之吸水率
圖 4-32 泡沫改質無機聚合物之抗壓強度
97
圖 4-33 泡沫改質無機聚合物之吸水率
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參考文獻
[1] 經濟部水利署，https://www.wra.gov.tw/。
[2] 潘彥仰，「河川淤泥於營建材料再利用之研究」，國立成功大學土木工程研究所，
碩士論文，2017。
[3] 閆振甲、何豔君，「泡沫混凝土實用生產技術」，化學工業出版社，2006。
[4] 黃兆龍、宋明山、劉博仁、林仁益、王和元，「添加MBR/SBR聚合乳液對水泥砂 漿性質影響之研究」，技術學刊，第三卷，第四期，1988。
[5] 張瑜文，「水庫淤泥應用於無機聚合膠結材」，國立成功大學土木工程研究所，碩 士論文，(2008)。
[6] Davidovits, J., Geopolymer: Man-Made rock geosynthesis and the resulting development of very early high strength cement, Journal of Materials Education, 16, 91-139, 1994.
[7] Davidovits, J., 30 Years successes and failures in geopolymer applications, Geopolymer 2002 Conference, Australia, Melbourne University 2002.
[8] http://www.geopolymer.org
[9] Davidovits, J., Geopolymer: Inorganic polymeric new materials, Journal of Thermal Analysis, 37, 1633-1656, 1991.
99
[10] Wang, S. D., Pu, X. C., Scrivener, K. L., Pratt, P. L., Alkali-activated cement and concrete. A review of properties and problems, Advances in Cement Research, 7(27), 93-102, 1995.
[11] Roy, D. M., Alkali-activated cements: Opportunities and challenges, Cement and Concrete Research, 29(2), 249-254, 1999.
[12] CNS 3763，「水泥防水劑」，2001。
[13] CNS 1164，「細粒料中有機不淨物含量試驗法」，2015。
[14] CNS 13407，「細粒料中水溶性氯離子含量試驗法」，2015。
[15] CNS 1010，「水硬性水泥墁料抗壓強度檢驗法」，1993。
[16] CNS 1230，「試驗室混凝土製作及養護法」，1995。
[17] CNS 1234，「混凝土抗彎強度試驗法」，1984。
[18] ASTM C642-13, Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete, 2013.
[19] Gibson L.J., Ashby M.F., The mechanics of three-dimensional celluar materials, Pro.
Roy. Soc. Lond. A 382, 43-59, 1982.
[20] Yip, C. K., Lukey, G. C. and van Deventer* J. S. J., “The coexistence of eopolymeric gel and calcium silicate hydrateat the early stage of alkaline activation,” Cement and Concrete Research, Vol. 35, pp.1688-1697, 2005.
100
[21] 王怡雯，「泡沫無機聚合物之物理性質」，國立成功大學土木工程研究所，碩士論 文，2007。
[22] 洪塗城，「泡沫無機聚合物製程及性能之研究」，國立成功大學土木工程研究所，
博士論文，2012。
[23] Mindess, S., Young, J. F., Darwin, D., Concrete, Prentica Hall, 2003.
[24] 古道，「河川淤泥應用於泡沫與改質無機聚合物之研究」，國立成功大學土木工程 研究所，碩士論文，2018。
[25] Davidovits, J., “X-Ray Analysis and X-Ray Diffraction of Casing Stones from the Pryramids of Egypt, and the Limestone of the Associated Quarries,” Science In Egyptology Symposta, pp. 511-520, 1984.
[26] Xu, H., Van Deventer, J. S. J., The geopolymerisation of alumino-silicate minerals, International Journal of Mineral Processing, 59, 247-266, 2000.
[27] Xu, H. and Van Deventer, J. S. J and Lukey, G. C., “Effect of alkali metals on the preferential geopolymerization of stilbite/kaolinite mixtures,” International Engineering Chemical Research, Vol. 40, pp.3749-3756, 2001.
[28] Krizan, D., & B.Zivanovic. “Effect of Dosage and Modulus of Water Glass on Early Hydration of Alkali-Slag Cements”.Cement and Concrete Research, 32(8), pp.1181-1188, 2002.
101
[29] Purdon, A.O.“The action of alkalis on blast furnace slag”. Journal of the Society of Chemical Industry, vol.59, no.9, pp191-202, 1940.
[30] Phair J.W. and Van Deventer J.S.J., “Effect of Silicate Activator PH on Leaching of Waste Based inorganic polymer, ”Mineral Engineering,Vol.14 ,No.3 , pp.289-304 , 2001.
[31] Shi, C.& R.L. Day. “A calorimetric study of early hydration of alkali-slag cements”.
Cement and Concrete Research, pp.1333-1346,1995.
[32] Shi,C.& R.L. Day. “Some factors affecting early hydration of alkali-slag cements”.
Cement and Concrete Research, 26, pp.439-447, 1996.
[33] 中國土木水利工程學會，《混凝土工程施工頇知》，科技圖書，PP231-244，18版，
1992。
[34] Bell, J. and Kriven, w., “Preparation of Ceramic Foams from Metakaolin‐Based Geopolymer Gels,” Developments in Strategic Materials : Ceramic Engineering and Science Proceedings, Volume 29, PP96-111,2009.
[35] Schmidt, G., Randel P., Engels, H.-W. and Geick, B., “Furnace with in situ foamed insulation and process for its manufacture, ” USA Patent 5485986,1996.
[36] 曾美玲、張天益，「無機聚合物金屬發泡不同操作條件之探討」，中國鑛冶工程學 會會刊，55卷2期，pp.77-82，2011。
[37] ACI Committee 548, “Applications of Polymer Concrete”, ACI SP-69,1981.
102
[38] Fowler, D.W., “Polymers in concrete：a vision for the 21st century,”cement and concrete composites, Vol. 21, NO. 5-6, pp. 440-592,1999.
[39] Chandra, S., and Ohama, Y., “Polymer in concrete,” CRC Press Inc,1994.
[40] Young, J.F., “Concrete,” Second Edition, Pearson Education, Inc,2003.
[41] Ohama, Y., “Recent progress in concrete-polymer composites”, Adv.Cem. Based Mater, 1997.
[42] Bentur, A., Diad, H. L., and Ben-Dor, L., “Effect of in situ polymerization on the chloride diffusion and microstructure of polymer portland cement pastes and mortars,”
Advances in Cement Research. Vol. 3, No. 9, pp. 1-7, 1990.
[43] 陳振欣，「高分子應用於水泥質材料性質影響之研究」，國立海洋大學材料工程研 究所，博士論文，2005。
[44] Muhammad, B., Ismailu, M., “Performance of natural rubber latex modified concrete in acidic and sulfated environments,” Construction and Building Materials 31, pp. 129-134, 2012.
[45] 陳瀟，「一種聚合物改性高爐礦渣粉材料」，中華人民共和國國家智慧知識產業局 專利號CN105800969A，2016。
[46] 顏聰，「土木材料」，中華輕質骨材協會，參版，2011。
103
[47] 黃兆龍、宋明山、劉博仁、林仁益、王和元，「添加MBR/SBR聚合乳液對水泥砂 漿性質影響之研究」，技術學刊，第三卷，第四期，1988。
[48] 行政院公共工程委員會，「公共工程高爐石混凝土使用手冊」，2001。
[49] Gibson L.J., Ashby M.F., “The mechanics of three-dimensional celluar materials”, Pro.
Roy. Soc. Lond. A382, 43-59, 1982.
1
因 2017 年 9 月左眼視網膜剝離，經高雄榮總手術後需休養，無法搭機出國參加國際會議。
105年度專題研究計畫成果彙整表
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