抗拉試驗

此實驗使用拉力試驗機如圖 3.10 實際操作步驟如下:

1. 首先旋轉拉力機之旋鈕調整兩夾具距離。

2. 夾具調整至試體可順利放入夾具中後，放入試體並轉緊旋 鈕。

3. 按下開始按鈕後進行拉力試驗。

4. 試體拉斷後，讀取數據並記錄試體斷面積且計算拉力強度。

圖 3. 10 拉力試驗機

結果與討論 第四章

本章節依照上一章實驗步驟及方法進行各項實驗，並把結果呈現如 下:

4.1 焚化底渣化學性質結果

焚化底渣是經由收集來的垃圾送進焚化廠，於焚化爐中進行高溫燃 燒所產生的產物，由於垃圾收集時，廢棄物所含種類成分多元且複雜，

而這些廢棄物再經過高溫然後，所產生的反應可能使原本的廢棄物在燃 燒後發生變化，因此我們對於採樣回來的焚化產物進行部分化學實驗來 確認它的安全性。

4.1.1 毒性溶出試驗(TCLP)

為了確定所採樣回來的底渣是安全可行，所以將取樣回來的底渣以 四分法進行劃分，將重量分至約一公斤後進行烘乾或陽光下照射至乾燥，

並依照標準程序進行毒性溶出試驗。

根據毒性溶出試驗(TCLP)結果，測驗了八種重金屬皆遠低於法規標 準值，表示此次採樣樣品底渣並不容易對於未來造成危害，如需要降低 溶出值勢必須加強垃圾分類實施情況已達到更低溶出值降低疑慮。

表 4. 1 底渣毒性溶出值

同理可得 Ca、Al、Fe 分別為

表 4. 2 元素分析結果

4.2 焚化底渣物理性質結果

mm(#40 號篩)、0.355 mm(#50 號篩)、0.15 mm(#100 號篩)、0.075 mm(#200 號篩)及底盤。

含水率經實驗後平均為 4.3，與天然骨材含水率 1.5~2.7 相比時有較 大差距，推測可能因焚化底渣經焚化過程高溫燃燒，再急速冷卻過程中 使用水淬技術冷卻，以至於產生許多小孔隙而導致含水率增加。

4.3 試體抗壓結果

本研究著重於觀察焚化底渣製成混凝土塊後，是否會因氧化鋁而使 穩定性不足造成強度將低，因此實驗對於氧化鋁的改變量為原始比例的 1.5%及更改為 4.2%、6.9%、9.5%並放在不同養護條件下如:酸性、鹼性、

中性、一般室內，齡期分別 7 天、14 天、28 天、60 天、90 天、180 天、

360 天重複試驗三次共 332 顆試體。實驗結果如圖 4.3~4.6 示。

實驗結果顯示，試體存放一段時間後確實會因時間關係造成強度變 低，結果中養護與鹼性環境時有普遍有較好的強度，其中部分壓力試驗 試體在 180 天甚至 90 天時就開始弱化。

4.3.1 強度

在抗壓試驗部分，圖 4.3 至圖 4.6 可發現強度最高不超過 25MPa，在 1.5%(圖 4.3)，各個環境下強度落於 15MPa~27MPa 之間，而後續增加 Al2O3

百分比後所產生抗壓強度有下降的趨勢。

圖 4. 1 Al₂O3含量 1.5%抗壓試驗結果

圖 4. 3 Al2O3含量 6.9%抗壓試驗結果

圖 4. 4 Al 含量 9.5%抗壓試驗結果

4.3.2 變形

為探討其變形性，利用上述實驗結果。求取強度 50%之楊氏模數(E₅₀)，

其示意圖如圖 4.7 所示。圖中強度為應力-應變曲線之最大峰值，E₅₀定義 為達強度百分之五十時之切線斜率。根據結果圖 4.7 到圖 4.10 顯示，最 大強度 50%切線皆在 180 天時最大，以 1.5%在鹼性環境下為例，在 180 天時要產生 1%變形最大需要約 3 GPa 的應力，而到了一年後模數下降至 約 2 GPa。

圖 4. 5 切線楊氏模數示意圖

圖 4.7 1.5%正切模數

圖 4. 6 Al2O3含量 1.5%之正切楊氏模數

在 Al₂O3含量 4.2%、6.9%、9.5%之正切模數都隨著 Al₂O3的比例增 加後，產生 1%所需要之應力明顯下降，就 4.2%為例相同在鹼性條件下，

在 180 天時所需產生 1%應變所需應力與 1.5%相比，下降約 0.2 GPa。顯 示 50%正切模數皆隨著 Al₂O3比例增加有顯著下降。

圖 4. 7 Al2O3含量 4.2%之正切楊氏模數

圖 4. 9 Al2O3含量 9.5%之正切楊氏模數

4.4 試體抗拉結果

在抗拉試驗部分養護條件及齡期相同，養護於酸性、中性、鹼性環 境下，並養護 7 天、14 天、28 天、60 天、90 天、180 天、365 天，所製 作的試體數量為 672 顆。

此節結果顯示抗拉試驗相較於抗壓試驗有明顯落差，原因為混凝土 對於較無法對抗拉力，導致此處實驗結果小於壓力試驗。

件下，齡期第 180 天時有最大強度，而到達 365 天後強度則降至 2.4 左右。

與其他比例對照，皆隨著 Al₂O3比例增加強度遞減。

圖 4. 10 Al2O3含量 1.5%抗拉試驗結果

圖 4. 11 Al2O3含量 4.2%抗拉試驗結果

圖 4. 12 Al 含量 6.9%抗拉試驗結果

圖 4. 13 Al2O3 含量 9.5%抗拉試驗結果

4.5 試體抗壓(拉)結果與 Al

2

O

3相關性

由上一節可知抗壓與抗拉實驗結果會因時間或環境不同，使底渣製 成的試體產生不穩定強度變低，此節將討論與氧化鋁之比較。

結果顯示整體強度約落在 5MPa 至 26MPa，且在不同環境中 1.5%皆 有較大的強度，而氧化鋁(Al₂O3)的增加量與抗壓強度成反比。

圖 4. 14 酸性環境下試體抗壓強度

圖 4. 15 中性環境下試體抗壓強度

圖 4. 16 鹼性環境下試體抗壓強度

4.5.1 化學組成之影響

化學組成對於試體長期養護所產生的變化可由 4.3 節之比較可看出，

Al2O3隨著比例提升強度下降，雖然有隨時間增加曲線有趨於緩和的趨勢，

但大部分結果在第 180 天時有較明顯變化，表示 Al₂O3可能是影響強度的 原因之一。

4.5.2 養護環境之影響

本實驗養護環境分為中性溶液(pH 9)、鹼性溶液(pH 7)、酸性溶液(pH 5)以及一般室溫下，結果顯示試體強度在這些養護環境中初期並無明顯

4.6 耐久性

實驗結果發現，隨著時間拉長不論在何種比例，甚至在室溫條件下 強度均有下降的情形發生，雖有些比例及養護環境的實驗結果較不明顯，

但普遍均有此現象。因此若底渣中含有 Al₂O3則可能需要考慮長時間耐久 性的影響。

4.7 Al

2

O

3與 E50 之影響

將實驗結果繪成彈性模數曲線，可以發現與壓力試驗結果相似。以 1.5%為例，產生 1%應變所需之應力最大發生在鹼性環境 180 天試體，當 到達 365 天時，E₅₀則有明顯變化，且在實驗初期仍有不穩定情況發生。

圖 4. 17 Al2O3含量 1.5%之正切楊氏模數

圖 4. 18 Al2O3含量 4.2%之正切楊氏模數

圖 4. 20 Al2O3含量 9.5%之正切楊氏模數

另外，再將實驗結果與天然骨材實驗結果相比，可以發現在抗壓及 抗拉兩方面，天然骨材強度相較於各比例均有較弱趨勢，從圖 25 可看出 骨材強度約與 9.5%相近。推測可能是因高水灰比而導致一般骨材強度弱 化。

圖 4. 21 骨材抗壓實驗結果

圖 4. 23 試體抗壓強度比較

結論

5. 將抗壓試驗結果繪成 50%切線彈性模數圖時，仍可看出在 28 天之前 有不穩定現象，且同樣在 180 天要產生 1%應變所需的應力有最大值，之 後數值便開始下降，此結果與上述壓力試驗符合。

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在文檔中 固結焚化底渣之長期穩定性影響 (頁 49-0)