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研究生: 楊青晟
Chin-Chen Yang
論文名稱: 電滲透化學灌漿正極及負極附近土壤膠結機制之研究
Mechanism of Soil Cementation for Electroosmostic Chemical Treatment
指導教授: 歐章煜
Chang-Yu Ou
口試委員: 陳君弢
Chun-Tao Chen
簡紹琦
Shao-Chi Chien
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: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 電滲透化學灌漿膠結機制
外文關鍵詞: Mechanism of Cementation, Electroosmostic Chemical Treatment
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  • 於高嶺土中進行電滲透化學灌漿試驗經過去許多的研究已能大幅提升正、負極附近的土壤強度。對於此工法的膠結機制多以其力學試驗結果、鈣離子濃度、酸鹼值的變化來推測其硬化機制可能為卜作嵐反應,但並無經由試驗找到其確切的生成物及膠結硬化的有利的證據。本研究將電滲透化學灌漿試驗後的正、負極取樣,透過X光繞射分析其中可能所含的化合物,在依分析結果模擬製作養護試體,於不同齡期時,透過X光繞射分析去觀察試體中的化合物變化,並配合室內錐貫入試驗來同步掌握試體的強度變化。除此外,也配合電子顯微鏡來觀察土壤微觀的結構變化及透過能量散佈分析儀來驗證土壤顆粒間各元素的含量變化。研究結果顯示,電滲透正、負極附近的試體含有氫氧化鈣,氫氧化鈣在鹼性環境中會較快的隨時間被消耗掉,而力學強度隨之增加,由電子顯微鏡也看出土壤微結構隨養護土壤間被水化物漸漸密佈的過程,並由能量散佈分析中發現土粒間的膠結物鈣矽比與一般C-S-H膠體相近,由以上結果認為高嶺土電滲透灌漿膠結機制是由於卜作嵐反應而來並形成C-S-H膠體。


    The results of previous studies showed that it is able to improve soil strength near cathode and anode using electro-osmosis chemical treatment. In addition, so far, mechanical test, calcium ion concentration, and pH changes have been widely used to observe the cementation mechanism in electro-osmosis chemical treatment. However, these methods are not able to provide the exact information about chemical agents created in experiments, which can be used to make sure that the cementation mechanism is the pozzolanic reaction.
    In this study, the samples of electro-osmosis chemical treatment were firstly taken to perform X-ray diffraction analyses for examining chemical agents. The curing specimens were then prepared. For different curing times, chemical agents were observed by X-ray analyses, the soil strength was determined by cone penetration tests (CPT), the micro-structure of soil was observed by the electron microscope, and chemical elements in soil particles were verified by the energy dispersive spectrometer.
    The results show that the soils near cathode and anode contain calcium hydroxide. The curing time elapses, the amount of calcium hydroxide reduces gradually in alkaline environment while the soil strength is increased, the micro-structure of soil is covered by an increasing amount of hydrate, and the Ca/Si ratio of cementation between soil particles is very similar general CSH colloid. Based on the above results, it is demonstrated that cementation among soil particles is CSH colloid and developed with time due to the pozzolanic reaction.

    中文摘要 I Abstract II 誌 謝 III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2研究方法 1 1.3論文內容 2 第二章 文獻回顧 3 2.1 電滲化學灌漿之發展歷史 3 2.2電力滲透理論與發展 4 2.2.1電力滲透流量理論 5 2.2.2電力滲透壓密理論 5 2.2.3電力滲透發展史 7 2.3電滲化學反應 9 2.3.1基本電滲化學反應 9 2.3.2氯化鈣及水玻璃溶液電滲膠結機制 10 2.4 C-S-H膠體與卜作嵐反應 13 2.4.1 水泥中的C-S-H膠體與卜作嵐反應 13 2.4.2 土壤中C-S-H膠體的檢核 15 第三章 試驗計劃、儀器設備及試驗方法 25 3.1前言 25 3.2實驗計畫 25 3.3實驗設備與分析原理 26 3.3.1試驗土樣 26 3.3.2試驗使用之化學漿液 27 3.3.3去離子水 28 3.3.4電子式pH量測儀 28 3.3.5即時監測計讀系統 29 3.3.6室內圓錐貫入設備與分析原理 29 3.3.7 電子顯微鏡(SEM)實驗設備與分析原理 34 3.3.8 能量散佈分析儀(EDS)設備與分析原理 36 3.3.9 X光繞射試驗(XRD)設備與分析原理 37 3.4實驗步驟流程 39 3.4.1 X光繞射試驗(XRD)步驟 40 3.4.2實驗試體製作步驟 41 3.4.3 於鹼性環境中不同鈣離子到達時間實驗步驟 44 3.4.4 電子顯微鏡試驗(SEM)步驟 46 3.4.5 能量散射光譜儀(EDS)試驗步驟 46 3.4.6 pH值檢測步驟 46 3.4.7室內錐貫入試驗(CPT)步驟 47 第四章 試驗結果與討論 48 4.1電滲透實驗試體分析結果 48 4.1.1正極XRD結果 48 4.1.2負極XRD結果 49 4.1.3高嶺土加入氫氧化鈣試體之XRD結果 50 4.1.4討論 51 4.2模擬卜作嵐試體分析 52 4.2.1試驗CPT結果 52 4.2.2於鹼性環境中不同鈣離子到達時間對強度結果 54 4.2.3試驗XRD結果 55 4.2.4正極於酸性環境下膠結機制驗證 65 4.2.5討論 66 4.3電子顯微鏡試驗(SEM)結果 67 4.4能量散射光譜儀(EDS)結果 72 4.5綜合討論 75 第五章 試驗結果與討論 78 5.1結論 78 5.2建議 79 參考文獻 81

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