【S002】 創新大地工程與土木材料論壇

Thursday, 18 November, 16:30 ~ 18:00, Conference Room ROOM 2
Organizer: Wei-Ting Lin, An Chang
Chair: 林威廷


16:30 ~ 16:45 (15')
0134  STEDwin-PLAXIS連動分析法建議地錨邊坡管理值
Chia-Yun Wei, Sao-Jeng Chao and Hao Yang
考量到近年來邊坡坍滑事件頻傳,高速公路做為連接南北交通之主要動脈,勢必須確保沿線道路之一切安全。依照高速公路局養護手冊規定,每4~5年為一週期進行地錨邊坡全面檢測,並針對穩定性存有疑慮之邊坡委託專業廠商對邊坡進行安全評估。本論文組合業界常用之穩定分析程式STEDwin及有限元素分析程式PLAXIS,模擬地錨邊坡之警戒值及行動值,最後搭配107年地錨檢測報告書採用地錨既存荷重平均值,探討地錨預力衰減對於邊坡預警之重要性

16:45 ~ 17:00 (15')
0145  利用顆粒堆積模型考量細顆粒含量於砂土臨界孔隙比之影響
紹錚 趙, 泰維 劉 and 泓諭 陳
本研究利用宜蘭地區516筆補充鑽探之土層資料,再從中找出98筆臨界孔細狀態砂土層資料,將其粒徑分布劃分為三區域,導入顆粒堆積模型理論,並考量顆粒模型之間互制作用。本研究利用砂土層資料,探討細顆粒含量5%~10%、11%~15%、16%~20%、21%~25%、26%~30%、36%~40%,6個區間細顆粒含量對於砂土土壤之影響,建立細顆粒含量對於土壤液化抵抗能力之影響,得到結果為隨著細顆粒含量之增加,其e_cr/e_min比值亦隨之增加,得到顆粒堆積模型考慮細顆粒含量修正的關係式為e_cr=1.453e_min×(1+0.021FC)。

17:00 ~ 17:15 (15')
0239  添加超微細飛灰與矽灰對商用型超高性能灌漿材料之特性研究
藝樺 張, 文愨 趙, Wei-Ting Lin and An Cheng
超高性能灌漿材料(ultra-high-performance grout)是超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete)之一款特殊用途之創新研發,可用於預鑄材料、結構修補、土壤穩定、基樁材料、裂縫灌注或混凝土結構中的填縫填孔材料,其應用範圍可符合營建工程的需求與特殊性,亦具備良好的力學性質與節能減碳需求,試現階段一款值得深入研究與開發的優質營建特殊材料。
本研究使用兩款超細型球狀顆粒之輔助膠結材料:矽灰與超微細飛灰,製成超高性能灌漿材料,藉此提高材料的流動性、抗壓強度、緻密性和抗滲透性。本研究發表一組測試配比,其水膠比固定為0.21,膠結材料與細粒料的比例為1.17,膠結材料使用卜特蘭II型水泥、硫鋁酸鹽水泥、矽灰和超微細飛灰,並利用聚羧酸型強塑劑粉末來控制材料的工作性。試驗結果發現當矽灰取代率為6.5 wt. %、超微細飛灰為.4 wt. %與聚羧酸型強塑劑粉末用量為0.93 wt. %時,可展現出優良的抗壓強度(水中養護時,1天強度可達60 MPa,28天可達120 MPa)、良好的體積穩定性(養護達10天後趨穩定)、極佳的抗氯離子擴散係數(低於0.08x10-14 m2/s),以及極低的孔隙率(8.59%),測試之工程特性遠優於一般型混凝土材料。利用壓汞試驗法與電子顯微鏡觀察可驗證:使用中尺度的超微細飛灰顆粒(平均粒徑約為0.5 to 5 μm)與小尺度的矽灰顆粒(平均粒徑約為0.1 to 0.2 μm),可完全填充於大尺度之水泥顆粒間(平均粒徑約為1.5 to 160 μm),達到最佳的堆積緻密性。此超高性能灌漿材料配比有助於持續水化並生成更多的C-S-H膠體,產生緻密的微觀結構,藉此反應出優良的工程性質與耐久性。
此外,本研究之配比可做成乾拌材料以利施工之品質控管,現階段已生產出乾拌材料包供現場施工使用,亦施作出長1.2公尺、寬2.4公尺、厚度13公厘的薄板,澆置養護時間達120天以上且表面無任何裂紋與變形,藉此驗證此超高性能灌漿材料有良好的體積穩定性,適用於各類型之土木工程灌漿使用。

17:15 ~ 17:30 (15')
0258  應用於放射性廢棄物處置場中低鹼性膠結材料之研究
家晨 薛, 韡蒨 王, 偉慶 黃 and 家銘 胡
摘要
最終處置場為長期貯存具高放射性用過核子燃料之設施,有效及安全的將用過核子燃料進行儲放為各國高度重視的長期安全性議題。普通卜特蘭水泥會釋放高鹼性之孔隙溶液(pH值約在12 ~ 13),孔隙水滲出後遭遇緩衝材料,將使緩衝材料中具回脹能力的主要成分蒙脫石溶解,蒙脫石溶解速率隨pH提高而漸增。為避免影響緩衝材料的預期成效,各國傾向採用低鹼性混凝土。目前低鹼性混凝土(Low-pH concrete)係由瑞典、芬蘭及日本等各國進行國際合作研究所獲得成果為基礎,主要以使用矽灰、飛灰、爐石粉等礦物摻料,進行重量比例取代卜特蘭水泥製成,由卜作嵐反應消耗水泥水化產生之氫氧化鈣(CH),藉以降低pH值,以確保緩衝材料之安全功能。
本研究以矽灰及飛灰取代部分水泥,進行水泥漿體、砂漿及混凝土等試體製作,並進行微觀特性、工程性質及耐久性等試驗,藉由文獻回顧找出水泥混凝土pH值的標準檢測方法,建立實驗室中檢測水泥混凝土pH值的標準方法與能力,同時也探討使用不同礦物摻料矽灰及飛灰取代水泥,對降低水泥漿體孔隙溶液pH值之成效。
研究結果顯示,經模擬乾粉狀試樣與空氣接觸、溶液與空氣接觸後、同一料源製成溶液、不同時間條件下同一溶液與空氣接觸對pH值量測結果影響四種測試,均顯示ESL法具有穩定性及重複性。當膠結材料由水泥及矽灰雙系統所組成時,矽灰取代水泥重量在40 % ~ 60 % 範圍,砂漿及混凝土試體在90天齡期的pH值即可符合低鹼性混凝土要求(≤11),如再添加粗細粒料製成混凝土,在相同齡期及膠結材料配比下,混凝土之pH值會進一步降低。如單獨以飛灰取代水泥40 % ~ 60 % 範圍時,漿體pH值降低幅度則有限。因此,在選用不同膠結材比例時須考慮到對pH值之效益。至於強度方面,當矽灰取代40 % 水泥時,砂漿有較佳之抗壓強度表現,但齡期超過28天後的抗壓強度增加量有限。在用水量方面,因為矽灰比表面積極大,且容易吸水,加入高比例之矽灰會影響混凝土的工作性,因此,添加少量飛灰取代部分水泥及加入適當的強塑劑可改善工作性,以矽灰及飛灰分別取代水泥重量達35 % 及20 % 的膠結材料配比,可達到低鹼性混凝土之品質需求。此外,由於低鹼性混凝土之配比較為特殊,而最終處置之障壁功能須長時間維持,故須對其進行耐久性評估,確保長時間之密封能力,所配製成之低鹼性混凝土硬固後乾縮量較純水泥混凝土低,抗硫酸鹽侵蝕能力及抗氯離子滲透能加均較純水泥混凝土佳。
通過上述試驗結果可得以下結論:在水泥中加入卜作嵐材料透過低鹼性膠結材的摻配,會進行卜作嵐反應消耗CH形成C-S-H膠體,將有效降低孔隙溶液pH值。經由不同環境檢測後,顯示ESL法具有穩定性及重複性。此外,若要達到低鹼性混凝土性質之要求,需藉由調整膠結性材料的用量,當矽灰取代量達到40 % 以上時,砂漿及混凝土試體在90天齡期的pH值可降至11以下,且抗壓強度亦可符合要求。耐久性方面,矽灰取代水泥重量越多時,抵抗氯離子穿透能力越佳。但加入過多矽灰對工作性影響甚大,需添加少量強塑劑以改善其新拌性質。另一方面,因矽灰之材料成本較高,如以飛灰取代部分水泥可在改善工作性的同時降低材料之製作成本,因此在工程性質及經濟性考量下,同時使用矽灰及飛灰的三系統配比更具優勢。