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研究生: 蕭添進
TIEN-CHIN HSIAO
論文名稱: 田口法及灰關聯分析再生粒料混凝土性質優選配比之研究
PROPORTIONING METHODOLOGY FOR OPTIMAL ENGINEERING PROPERTIES OF RECYCLED AGGREGATE CONCRETE USING TAGUCHI METHOD AND GREY RELATIONAL ANALYSIS
指導教授: 張大鵬
Ta-Peng Chang
口試委員: 黃然
none
楊仲家
Chung-Chia Yang
詹穎雯
Yin-Wen Chan
林秉如
Ping-Ju Lin
歐昱辰
Yu-Chen Ou
陳君弢
Chun-Tao Chen
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 154
中文關鍵詞: 再生混凝土粒料田口實驗計畫法灰色關聯度最優選工程性質
外文關鍵詞: recycled concrete aggregate, mix proportion for recycled aggregate concrete, Taguchi method of experimental design, grey relationship, optimal engineering properties
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  • 本研究提出一個新的再生粒料混凝土配比計算法,配合田口實驗計畫法評估再生粒料混凝土優選工程性質,變數包括不同水膠比(0.37、0.40及0.43) 、再生混凝土粗粒料取代率(25%或0%、50%及100%)、再生混凝土細粒料取代率(45%或0%、15%及30%)及爐石取代率(0%、20%及40%)對再生粒料混凝土坍流度、表面電阻率及抗壓強度之影響,最後以灰色關聯度法分析判定多重品質特性之最優選化製程,研究結果顯示最優選再生粒料混凝土配比組合為0.40水膠比、再生混凝土粗粒料量取代量100 %、再生混凝土細粒料取代量15 %及爐石取代量0 %,所得最優選工程性質為56天抗壓強度為46.59 MPa、表面電阻率為42.73 kΩ-cm,坍流度值為653 mm,顯示使用再生混凝土粗細粒料之再生粒料混凝土最優選工程性質評估模式可行。


    This study proposes a new mix proportion method for recycled aggregate concrete and incorporates the Taguchi method of experimental design and analysis of grey relationship to investigate the optimal engineering properties of recycled aggregate concrete. Experimental variables include different W/C (water-cementitious material) ratios (0.37, 0.40 and 0.43), replacements of recycled coarse aggregate (RCA) (25% or 0%, 50% and 100%),replacements of recycled fine aggregate (45% or 0%, 15% and 30%) and three replacement ratios of slag (0%, 20% and 40%) for the evaluation of the slump flow, electrical resistance and compressive strength of recycled aggregate concrete . Finally, the analysis of grey relationship is used to identify the optimal manufacture process from the multiple indices of quality. The results show that the optimal mixture proportioning is found to be 0.4 of W/C, 100% RCA, 15% RFA and 0% slag. The resulting RAC has the compressive strength of 46.59 MPa, electrical resistance of 42.73 k-cm and slump flow of 653 mm, indicating the feasibility of the evaluation model for the recycled concrete with the recycled concrete coarse and fine aggregates.

    總目錄 中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 總目錄 IV 表目錄 VII 圖目錄 X 第一章 緒論 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 1 1.3 研究範圍 2 1.4 研究方法 3 1.5 研究流程 4 第二章 文獻回顧 2.1 再生混凝土的發展 6 2.2 再生粒料性質 7 2.2.1 比重、吸水率、單位重 7 2.2.2 孔隙率 8 2.2.3 粒形與級配 8 2.3 再生混凝土配比材料 9 2.4 再生混凝土新拌性質 13 2.4.1 坍度 13 2.4.2 坍流度 14 2.5 再生混凝土硬固性質 14 2.5.1 單位重 15 2.5.2 抗壓強度 15 2.5.3 表面電阻率 17 第三章 高流動混凝土配比理論 3.1 前言 18 3.2 計算固體堆積料最大容積密度(堆積料最小孔隙率) 19 3.2.1 砂石-灰法(SG-F法) 19 3.2.2 灰砂-石法(FS-G法) 21 3.3 計算混凝土配比用料 22 3.3.1 砂石-灰法(SG-F法)及縮小法 (SHR法) 混凝土配比用料計算 23 3.3.2 灰砂-石法(FS-G法)及取代法 ( REP法) 混凝土配比用料計算 25 3.3.3 灰砂-石法(FS-G法)及縮小法 (SHR法) 混凝土配比用料計算 27 3.3.4 灰砂-石法(FS-G法)及取代法 ( REP法) 混凝土配比用料計算 29 3.4 縮小法(SHR法)與取代法( REP法)之關係 30 3.5 縮小法(SHR法)與取代法(REP法)關係的驗證實例分析 31 第四章 田口品質工程設計原理 4.1 田口實驗設計法 41 4.2 品質特性值之分類 43 4.3 參數設計與信號雜訊比 46 4.4 輸入因子的選擇 47 4.5 直交表 48 4.6 輸出因子的選擇 48 4.7 以抗壓強度為輸出因子實例 49 4.8 以表面電阻率為輸出因子實例 49 4.9 以坍流度值為輸出因子實例 50 第五章 灰色關聯分析 5.1 灰色系統 57 5.2 灰關聯空間 58 5.3 灰關聯分析 60 5.4 灰關聯分析實例 61 第六章 試驗計畫 6.1 試驗內容 66 6.2 試驗材料 66 6.3 試驗儀器 67 6.4 試驗變數及配比 68 6.4.1 試驗變數與代號說明 68 6.4.2 試體編號說明 69 6.4.3 試驗配比 69 6.5 試驗項目及試驗方法 69 6.5.1 試驗項目 70 6.5.2 試驗方法 70 第七章 坍流度試驗結果與分析 7.1 齡期與坍流度試驗結果與分析 82 7.2 CA00FA00組坍流度試驗結果與分析 83 7.3 CA00FA45組坍流度試驗結果與分析 83 7.4 CA25FA00組坍流度試驗結果與分析 84 第八章 抗壓強度試驗結果與分析 8.1 齡期與抗壓強度試驗結果與分析 93 8.2 CA00FA00組28天齡期抗壓強度試驗結果與分析 94 8.3 CA00FA45組28天齡期抗壓強度試驗結果與分析 95 8.4 CA25FA00期28天組齡抗壓強度試驗結果與分析 96 8.5 CA00FA00組56天齡期抗壓強度試驗結果與分析 96 8.6 CA00FA45組56天齡期抗壓強度試驗結果與分析 97 8.7 CA25FA00組56天齡期抗壓強度試驗結果與分析 98 第九章 表面電阻率試驗結果與分析 9.1 齡期與表面電阻率關係試驗結果與分析 111 9.2 CA00FA00組28天齡期電阻率試驗結果與分析 112 9.3 CA00FA45組28天齡期表面電阻率試驗結果與分析 113 9.4 CA25FA00組28天齡期表面電阻率試驗結果與分析 114 9.5 CA00FA00組56天齡期表面電阻率試驗結果與分析 114 9.6 CA00FA45組56天齡期表面電阻率試驗結果與分析 115 9.7 CA25FA00組56天齡期表面電阻率試驗結果與分析 116 第十章 灰關聯分析與最優選配比 10.1 28天齡期CA00FA45之灰關聯分析 129 10.2 28天齡期CA25FA00之灰關聯分析 130 10.3 56天齡期CA00FA45之灰關聯分析 131 10.4 56天齡期CA25FA00之灰關聯分析 132 第十一章 結論與建議 11.1 結論 140 11.2 建議 141 參考文獻 142 附錄 149 作者簡介 151 表目錄 表4.1 田口實驗計畫法因子與水準直交表 52 表4.2 田口方法製程四個輸入因子及三水準配置直交表 53 表4.3 以齡期28天抗壓強度為輸出因子與 比 53 表4.4 四個輸入因子在三個不同水準下28天抗壓強度的S/N比 54 表4.5 以齡期28天表面電阻率為輸出因子與S/N比 54 表4.6 四個輸出因子在三個不同水準下28天表面電阻率的S/N比 55 表4.7 以坍流度為輸出因子與S/N比 55 表4.8 四個輸出因子在三個不同水準下坍流度的S/N比 56 表4.9 再生粒料混凝土個別優選配比及工程性質 56 表5.1 再生粒料混凝土個別最優選配比及工程性質 63 表5.2 再生粒料混凝土個別最優選配比S/N比及正規化值 63 表5.3 最優選配比正規化S/N比個別變異值 63 表5.4 最優選配比正規化S/N比最小及最大變異值 64 表5.5 辨別係數0.1之灰關聯係數 64 表5.6 辨別係數0.5之灰關聯係數 64 表5.7 辨別係數0.9之灰關聯係數 64 表5.8 各最優選配比在不同辨別係數之等權灰關聯度及排序 65 表6.1 台泥一型水泥之物理性質 71 表6.2 台泥一型水泥之化學性質 71 表6.3 試驗材料物理性質表 72 表6.4 天然細粒料篩分析 72 表6.5 天然粗粒料篩分析 73 表6.6 再生混凝土細粒料篩分析 73 表6.7 再生混凝土粗粒料篩分析 74 表6.8 試驗用飛灰化學成分及物理性質 74 表6.9 試驗用爐石化學成分及物理性質 75 表6.10 Glenium 51型強塑劑成分表 75 表6.11 CA00FA00再生混凝土細粒料混凝土配比表 76 表6.12 CA00FA45再生混凝土細粒料混凝土配比表 76 表6.13 CA25FA00再生混凝土細粒料混凝土配比表 77 表7.1  CA00FA00組坍流度試驗結果 86 表7.2 CA00FA45組坍流度試驗結果 86 表7.3  CA25FA00組坍流度試驗結果 87 表7.4  CA00FA00組坍流度與S/N比 87 表7.5  CA00FA00組四個因子與水準的坍流度之S/N比 88 表7.6  CA00FA45組坍流度與S/N比 88 表7.7  CA00FA45組四個因子與水準的坍流度之S/N比 89 表7.8  CA25FA00組坍流度與S/N比 89 表7.9  CA25FA00組四個因子與水準的坍流度之S/N比 90 表8.1 CA00FA00組齡期與抗壓強度關係 100 表8.2  CA00FA45組齡期與抗壓強度關係 100 表8.3  CA25FA00組齡期與抗壓強度關係 101 表8.4  CA00FA00組28天抗壓強度與S/N比 101 表8.5 CA00FA00組四個因子與水準的28天抗壓強度之S/N比 102 表8.6  CA00FA45組28天抗壓強度與S/N比 102 表8.7  CA00FA45組四個因子與水準的28天抗壓強度之S/N比 103 表8.8  CA25FA00組28天抗壓強度與S/N比 103 表8.9  CA25FA00組四個因子與水準的28天抗壓強度之S/N比 104 表8.10 CA00FA00組56天抗壓強度與S/N比 104 表8.11 CA00FA00組四個因子與水準的56天抗壓強度之S/N比 105 表8.12 CA00FA45組56天抗壓強度與S/N比 105 表8.13 CA00FA45組四個因子與水準的56天抗壓強度之S/N比 106 表8.14 CA25 FA00組56天抗壓強度與S/N比 106 表8.15 CA25FA00組四個因子與水準的56天抗壓強度之S/N比 107 表9.1 CA00FA00組齡期與表面電阻率關係 118 表9.2  CA00FA45組齡期與表面電阻率關係 118 表9.3  CA25FA00組齡期與表面電阻率關係 119 表9.4 CA00FA00組28天表面電阻率與S/N比 119 表9.5  CA00FA00組四個因子與水準的28天表面電阻率之S/N比 120 表9.6 CA00FA45組28天表面電阻率與S/N比 120 表9.7  CA00FA45組四個因子與水準的28天表面電阻率之S/N比 121 表9.8  CA25FA00組28天表面電阻率與S/N比 121 表9.9  CA25FA00組四個因子與水準的28天表面電阻率之S/N比 122 表9.10 CA00FA00組56天表面電阻率與S/N比 122 表9.11 CA00FA00組四個因子與水準的56天表面電阻率之S/N比 123 表9.12 CA00FA45組56天表面電阻率與S/N比 123 表9.13 CA00FA45組四個因子與水準的56天表面電阻率之S/N比 124 表9.14 CA25FA00組56天表面電阻率與S/N比 124 表9.15 CA25FA00組四個因子與水準的56天表面電阻率之S/N比 125 表10.1 28天CA00FA45組再生粒料混凝土個別最優選配比及工程性質 134 表10.2 28天CA00FA45組再生粒料混凝土個別最優選配比S/N比及正規化值 134 表10.3 28天齡期CA00FA45組最優選配比正規化個別、最小及最大變異值 134 表10.4 28天CA00FA45組各最優選配比在不同辨別係數等權灰關聯度及排序 135 表10.5 28天CA25FA00組再生粒料混凝土個別最優選配比及工程性質 135 表10.6 28天CA25FA00組再生粒料混凝土個別最優選配比S/N比及正規化值 135 表10.7 28天CA25FA00組最優選配比正規化個別、最小及最大變異值 136 表10.8 28天CA25FA00組各最優選配比在不同辨別係數等權灰關聯度及排序 136 表10.9 56天CA00FA45組再生粒料混凝土個別最優選配比及工程性質 136 表10.10 56天CA00FA45組再生粒料混凝土個別最優選配比S/N比及正規化值 137 表10.11 56天CA00FA45組最最優選配比正規化個別、最小及最大變異值 137 表10.12 56天CA00FA45組各最優選配比在不同辨別係數等權灰關聯度及排序 137 表10.13 56天CA25FA00組再生粒料混凝土個別最優選配比及工程性質 138 表10.14 56天CA25FA00再生粒料混凝土個別最優選配比S/N比及正規化值 138 表10.15 56天CA25FA00最優選配比正規化個別、最小及最大變異值 138 表10.16 56天CA25FA00組各最優選配比在不同辨別係數等權灰關聯度及排序 139 圖目錄 圖1.1 研究流程圖 5 圖3.1 混凝土組成體積示意圖 34 圖3.2 固體堆積料組成體積及填充孔隙漿體組成體積示意圖 34 圖3.3 SG.F法求(細粒料+粗粒料+飛灰)最大容積密度 35 圖3.4 FS.G法求(飛灰+細粒料+粗粒料)最大容積密度 35 圖3.5 縮小法(SHR法)求混凝土配比用料 36 圖3.6 取代法(REP法)求混凝土配比用料 36 圖3.7 灰砂石--縮小法--膠結材數量關係圖 37 圖3.8 灰砂石--縮小法--粗細骨材數量關係圖 37 圖3.9 灰砂石--取代法--膠結材數量與漿量關係圖 38 圖3.10 灰砂石--取代法--粗細骨材數量關係圖 38 圖3.11 砂石灰--縮小法--膠結材數量與漿量關係圖 39 圖3.12 砂石灰--縮小法--粗細骨材數量與漿量關係圖 39 圖3.13 砂石灰--取代法--膠結材數量與漿量關係圖 40 圖3.14 砂石灰--取代法--粗細骨材數量與漿量關係圖 40 圖6.1 再生混凝土細粒料 78 圖6.2 再生混凝土粗粒料 78 圖6.3 再生粗、細粒料處理流程 78 圖6.4 圓柱試體速模 79 圖6.5 拌合機具 79 圖6.6 電子秤 80 圖6.7 烘箱 80 圖6.8 表面電阻量測儀器 81 圖6.9 200T萬能試驗機 81 圖7.1 CA00FA00組坍流度之因子水準交互影響圖 91 圖7.2 CA00FA45組坍流度之因子水準交互影響圖 91 圖7.3 CA25FA00組坍流度之因子水準交互影響圖 92 圖8.1 CA00FA00組28天抗壓強度之因子水準交互影響圖 108 圖8.2 CA00FA45組28天抗壓強度之因子水準交互影響圖 108 圖8.3 CA25FA00組28天抗壓強度之因子水準交互影響圖 109 圖8.4 CA00FA00組56天抗壓強度之因子水準交互影響圖 109 圖8.5 CA00FA45組56天抗壓強度之因子水準交互影響圖 110 圖8.6 CA25FA00組56天抗壓強度之因子水準交互影響圖 110 圖9.1 CA00FA00組28天表面電阻率之因子水準交互影響圖 126 圖9.2 CA00FA45組28天表面電阻率之因子水準交互影響圖 126 圖9.3 CA25FA00組28天表面電阻率之因子水準交互影響圖 127 圖9.4 CA00FA00組56天表面電阻率之因子水準交互影響圖 127 圖9.5 CA00FA45組56天表面電阻率之因子水準交互影響圖 128 圖9.6 CA25FA00組56天表面電阻率之因子水準交互影響圖 128

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