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研究生: 謝博庭
Po-ting Hsieh
論文名稱: 高嶺土與氯化鈣在電場作用下之行為探討
A Study of Behavior of Kaoline and Calcium Chloride Solution in an Electric Field
指導教授: 歐章煜
Chang-yu Ou
口試委員: 林宏達
none
簡紹琦
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 123
中文關鍵詞: 高嶺土氯化鈣電滲透化學灌漿地盤改良
外文關鍵詞: kaoline, calcium chloride, electroosmosis, chemical grouting, soil improvement
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  • 本研究自行設計一小型電滲透化學試驗儀,主要針對電滲透化學硬化此一複雜行為,簡化其影響因子(如土壤種類、土樣含水量、電極種類、正負電極間距、電流、電壓、電場分布、通電時間及化學藥劑種類等),嘗試去探討在相同壓密應力的穩定電場中,單一土壤與單一化學藥劑所產生的反應行為和機制,以作為電滲透化學灌漿工法建立一更完整的理論基礎。在減少試驗的影響因子之後,選定氯化鈣(CaCl2)溶液作為化學藥劑,土樣則採用成分單純的高嶺土,並且固定電壓梯度,將氯化鈣溶液由正極端以自重方式灌入;之後持續調整氯化鈣溶液的當量濃度和用量體積,探討其對土壤改良成效的影響。
    研究結果顯示氯化鈣溶液相當於電解質,將使得試驗初期之土壤導電性和陰極排水速率增加。氯化鈣溶液之濃度越高、用量越多,即表示鈣離子當量數越多,將使得改良強度和改良範圍越大。但同時也將增加負極端產生沈澱物的速率和厚度,使排水路徑更容易阻塞。然而正極區和中間區的孔隙水被電場帶到負極,但因排水路徑已經阻塞,使得孔隙水無法被排出土壤外,只能一直累積在負極區,導致負極區之含水量始終居高不下,其改良強度自然無法提升。


    An electroosmotic chemical cell is developed to investigate the factors affecting electroosmosis chemical hardening behavior and to study the mechanism between soil and chemical solution in a stable electric field. A series of laboratory tests on grouting calcium chloride (CaCl2) into kaoline from anode by gravity is performed. Then, by treating the different concentration and volume of calcium chloride, an investigation on the soil improvement effectiveness was performed.
    The result of this study indicates that calcium chloride solution is like one kind of electrolyte and able to increase the soil conductivity and the rate of electroosmotic drainage. Although the soil improvement strength and area are increased with the concentration and volume of calcium chloride, the productive rate and thickness of deposition in cathode zone also increase with them and make the path of electroosmotic drainage clogged easily. Then, the pore water can not be drained out of the soil sample and can only be accumulated in cathode zone. The water content near cathode zone is very high, which makes the improvement strength of cathode zone does not increase at all.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌 謝 III 目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 VIII 附錄 XII 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2研究方法 2 1.3論文內容 2 第二章 文獻回顧 3 2.1 電滲透化學灌漿之發展歷史 3 2.2 電雙層理論 6 2.2.1 Helmholtz 電雙層理論 6 2.2.2 Gouy-Chapman 電雙層理論 7 2.2.3 Stern 電雙層理論 8 2.2.4 Gouy-Chapman 與 Stern 電雙層理論比較 10 2.3 電力滲透機制 10 2.3.1 電力滲透現象 10 2.3.2 電力滲透理論 11 2.3.2.1 電力滲透流量理論 11 2.3.2.2 電力滲透壓密理論 13 2.4電滲透化學機制 15 2.4.1電滲透化學反應 15 2.4.2 電滲透化學灌漿之影響因子 17 2.4.2.1 化學藥劑之影響 17 2.4.2.2 電壓對改良強度之影響 20 2.4.2.3 覆土應力對改良強度之影響 20 2.4.2.4 土壤種類之影響 21 2.4.2.5 pH值之影響 21 2.4.2.6 電流種類之影響 22 2.5 電滲透化學灌漿相關研究 23 2.6 電滲透化學灌漿之優缺點 25 2.6.1 電滲透化學灌漿之優點 25 2.6.2 電滲透化學灌漿之缺點 26 第三章 室內試驗計劃、儀器設備及試驗方法 27 3.1 試驗計畫與目的 27 3.2 試驗設備 28 3.2.1小型電滲透化學試驗儀主體設備 28 3.2.2加壓設備 30 3.2.3電力系統 30 3.2.4灌漿設備 31 3.2.5即時監測計讀設備 31 3.2.6儀器系統校正 33 3.3 試驗程序 33 3.4 試驗內容 36 3.4.1土樣基本物理性質試驗 36 3.4.2電滲透化學灌漿試驗 37 3.4.2.1化學藥劑成分與準備 37 3.4.2.2重模試體之製作與電滲透化學灌漿試驗 37 3.4.3強度改良效果評估試驗 38 3.4.3.1試驗室圓錐貫入試驗 38 3.4.3.2含水量試驗 39 3.4.3.3掃描式電子顯微鏡(SEM)試驗 40 第四章 試驗結果與分析 41 4.1土樣基本物理性質 41 4.2試驗初始條件與符號說明 42 4.2.1 試驗初始條件 42 4.2.2 試驗符號說明 43 4.3氯化鈣與改良成效的關係探討 44 4.3.1氯化鈣濃度之影響 44 4.3.1.1電流變化 44 4.3.1.2沉陷量與陰極排水量變化 45 4.3.1.3改良強度與含水量變化 46 4.3.2氯化鈣用量之影響 46 4.3.2.1電流變化 46 4.3.2.2沉陷量與陰極排水量變化 47 4.3.2.3改良強度與含水量變化 47 4.4綜合說明 48 第五章 結論與建議 50 5.1 結論 50 5.2 建議 51 參 考 文 獻 53

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