鹼活化還原碴砂漿之工程與環境特性研究

Translated title of the thesis: Engineering and Environmental Properties of Alkali Activated Ladle Slag Mortar
  • 蔡 和生

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

電弧爐還原碴 (EAF ladle slag),化學組成富含Ca、Si元素,但因含f-MgO與f-CaO,作為工程材料應用時,有健性不穩定之虞。本研究應用鹼活化程序提供一高化學能,期能增加還原碴之反應性以克服健性不穩定之問題,並探討鹼活化還原碴砂漿 (AALSG) 作為工程材料之可行性。首先利用熱壓膨脹試驗判別還原碴之健性,並比較卜作嵐及鹼活化活性指數,評估其資源化之可行性,最後探討AALSG之工程與環境特性並以波特蘭I型水泥砂漿 (OPC) 為比較基準,評估其作為?能性材料之潛力及其環境相容性。 研究結果顯示,還原碴不適合作為卜作嵐摻料,由熱壓膨脹試驗前後之微觀分析,發現係因還原碴中之f-CaO及f-MgO轉化為Ca(OH)2及Mg(OH)2會造成體積之膨脹,長度變化量遠大於0 8 %,顯示還原碴具健性不穩定之問題。研究證實鹼活化還原碴,於反應初期便能將f-CaO及f-MgO轉化為Ca(OH)2、Mg(OH)2及鈣(鎂)矽水化物,經熱壓膨脹試驗,其長度變化量遠小於0 8 %,且活性指數及鹼活化指數皆超過75 %,顯示AALSG具作為工程材料之可行性。再者,AALSG具有較小之平均孔徑及孔隙體積,且水化產物皆以鈣矽水化物及矽鋁酸鹽水化物為主,使AALSG之抗壓強度及彈性模數皆優於OPC (皆約為1 1倍),具較佳之力學特性,可作為替代OPC之工程材料。且環境特性上,AALSG具有較佳之耐久性,經105天硫酸鹽養治,長度變化量小於0 01 %,相對而言,OPC較易受硫酸鹽之侵蝕,而造成體積膨脹,長度變化量超過0 03 %;由長期溶出試驗得知,AALSG同樣有較少之溶出量,具良好之環境相容性;其中因矽鋁酸鹽水化物之生成,AALSG亦具有較佳之耐熱特性,相較OPC經550 °C熱處理後即開裂,AALSG還能有90 %以上之殘留強度,且經800 °C熱處理後亦能保有約14 % (4 MPa) 之殘留強度。綜合而言,鹼活化還原碴砂漿 (AALSG) 具健性穩定,且力學特性、耐熱特性、耐久性及環境相容性皆優於波特蘭I型水泥砂漿 (OPC),係為具發展潛力之綠色工程材料。
Date of Award2016 Aug 8
Original languageChinese
SupervisorJuu-En Chang (Supervisor)

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鹼活化還原碴砂漿之工程與環境特性研究
和生, 蔡. (Author). 2016 Aug 8

Student thesis: Master's Thesis