簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 黃舒鴻
Shu-Hong Huang
論文名稱: 以酸性水玻璃對砂質土壤進行電滲透化學灌漿之研究
A Study of the Electrokinctic Chemical lmprovement Application in sandy soil with acid sodium silicate
指導教授: 歐章煜
Chang-Yu Ou
口試委員: 鄧福宸
Fu-Chen Teng
謝百鈎
Pio-Go Hsieh
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: 2023
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 76
中文關鍵詞: 電滲透水玻璃粉土質砂
外文關鍵詞: Chemical Improvement
相關次數: 點閱:43下載:0
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 矽酸鈉為應用於土壤改良常見之化學漿液,應用於電滲透化學改良工法時,受限於漿液本身性質,改良範圍侷限於接近正極區域。本研究之目的為透過調整矽酸鈉本身酸鹼性質,藉由室內電滲透實驗,使粉土質砂達到擴散漿液範圍、改良區域增加的成效。實驗主要可分為四部分: (1)透過強酸溶液將原始性質為鹼性的矽酸鈉調整成酸性溶液,觀察並選擇適合應用於電滲透之漿液濃度。(2)當漿液pH值控制於2~3之間時, pH值變化對膠結時間具有極大影響,此部分實驗選用pH值為3、2.6、2.2之酸性矽酸鈉漿液,測試其灌入成效。(3)透過加入固定水頭差於整體實驗配置中,觀察是否對電滲效果有所提升。(4)透過提升漿液中金屬離子含量,觀察是否對電滲效果有所提升。實驗結果表示:酸性矽酸鈉在砂質土壤中之電滲灌入效果不佳。加入水頭差後產生漿液滲流現象,對灌入成效無顯著提升。提升灌入漿液中金屬離子含量後,對灌入成效具有提升效果。


    Sodium silicate is a common chemical solution used in soil improvement. limited by the nature of the solution, the improvement area of the electro-osmosis treatment is limited to the positive electrode area. The purpose of this study is to adjust the properties of sodium silicate, so that the silt sand can increasing the improvement area. Four phases were adopted in this study: (1) Adjust the sodium silicate into an acidic solution through an acid solution, observe and select the concentration suitable for electroosmosis. (2) When the pH value of the solution is controlled between 2 and 3, the change of pH value has a great influence on the cementation time. In this part of the test, the acidic sodium silicate solution with the pH value of 3, 2.6, and 2.2 is selected. (3) By adding the water head to the overall experimental configuration, observe the efficiency of the ECT. (4) By increasing the content of metal ions in the solution, observe whether the effect of electroosmosis is improved. The test results show that the electroosmotic irrigation effect of acidic sodium silicate in sandy soil is not good. After adding the water head, the slurry seepage phenomenon will occur, which has no increase effect on infusion volume. After increasing the content of metal ions in the pouring slurry, it has a significant effect on the injection volume of pouring.

    中文摘要 I ABSTRACT II 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 IX 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前言 3 2.2電動原理 (Electrokinetic theory) 3 2.2.1電滲透現象 (Electroosmosis) 3 2.2.2電子遷移現象 (Electromigration) 7 2.3電滲透化學效應 (Electrochemical Effects) 7 2.3.1水解作用 (Hydrolysis) 7 2.3.2陽離子交換反應 (Cation Exchange Reaction) 8 2.3.3氧化還原現象 (Oxidation Reduction of Electrode) 8 2.4利用水玻璃溶液進行土壤改良 9 2.4.1矽酸鈉基本性質 9 2.4.2水玻璃規格 11 2.4.3水玻璃灌入比例及成效 11 2.4.4水玻璃溶液之膠結反應 13 2.5電滲透化學改良工法之優劣 15 2.5.1電滲透化學改良工法之優點 15 2.5.2電滲透化學改良工法之缺點 15 第三章 、實驗設備、規畫與流程 16 3.1實驗計畫 16 3.1.1第一部分:酸性水玻璃膠結時間實驗 17 3.1.2第二部分:不同pH值於電滲透實驗下差異 18 3.1.3第三部分:不同水頭差於電滲透實驗下差異 18 3.1.4第四部分:不同金屬離子含量於電滲透實驗下差異 19 3.2實驗材料 19 3.2.1實驗用土壤 19 3.2.1去離子水 21 3.2.3矽酸鈉-水玻璃 22 3.2.4硫酸(H2SO4)及鹽酸(HCl) 23 3.2.5白金電極鈑 23 3.3實驗儀器、設備 24 3.3.1電滲透化學灌漿模具主體設備 25 3.3.2電力供應系統 27 3.3.3灌漿排水設備 28 3.3.4監測計讀系統 30 3.3.5室內圓錐灌入儀(CPT) 31 3.3.6化學分析試驗儀器 33 3.4電滲透改良實驗程序 34 3.5室內實驗程序說明 38 3.5.1圓錐灌入試驗 38 3.5.2含水量測定試驗 39 3.5.3 pH值量測 40 3.5.4滲透性試驗 40 第四章、實驗結果與討論 43 4.1前言 43 4.2第一部分:酸性水玻璃膠結時間實驗結果 43 4.2.1各溶液使用比例說明 44 4.2.2混合漿液實驗結果 44 4.2.3混合漿液應用於土體改良成效 46 4.3第二部分: 不同pH值於電滲透實驗下差異 48 4.3.1實驗代號說明 48 4.3.2灌漿儀器配置調整 49 4.3.3灌入量及排水量 49 4.3.4含水量試驗結果 51 4.3.5 pH值試驗結果 51 4.3.6 CPT圓錐灌入強度試驗結果 52 4.3.7 實驗內容修正 53 4.4第二部分調整後結果分析 54 4.4.1 實驗代號說明 54 4.4.2 灌入量及排水量 54 4.4.3 含水量試驗結果 56 4.4.4 pH值試驗結果 57 4.4.5 CPT圓錐灌入強度測試結果 58 4.4.6 實驗結果分析 59 4.5第三部分: 不同水頭差於電滲透實驗下差異 59 4.5.1實驗代號說明 60 4.5.2灌入量及排水量 60 4.5.3含水量試驗結果 62 4.5.4 pH值試驗結果 63 4.5.5 實驗結果分析 64 4.6第四部分:不同金屬離子含量於電滲透實驗下差異 65 4.6.1 金屬鹽類選用說明 65 4.6.2 實驗代號說明 66 4.6.3 灌入量及排水量 66 4.6.4 含水量試驗結果 68 4.6.5 pH值測試結果 69 4.6.6 CPT圓錐灌入強度測試結果 70 4.6.7 實驗結果分析 71 第五章 、結論與建議 73 5.1結論 73 5.2建議 74 參考文獻 75

    1. ASTM D2216-98, 2017, “Standard Test Methods for Laboratory Determination of Water (Moisture) Content of Soil and Rock by Mass”, ASTM International, West Conshohocken, PA, U.S.A.
    2. ASTM D5778-20, 2020, “Standard Test Method for Performing Electronic Friction Cone and Piezocone Penetration Testing of Soils”, ASTM International, West Conshohocken, PA, U.S.A.
    3. ASTM D4972-19, 2019, “Standard Test Methods for pH of Soils”, ASTM International, West Conshohocken, PA, U.S.A.
    4. ASTM D1193-06, 2018, “Standard Specification for Reagent water”, ASTM International, West Conshohocken, PA, U.S.A.
    5. Brown, M.A., Bossa, G.V., May, S., 2015, “Emergence of a Stern Layer from the Incorporation of Hydration Interactions into the Gouy-Chapman Model of the Electrical Double Layer”, Langmuir 31, 11477-11483.
    6. Esrig, M.I., 1968, “Pore pressure, consolidation, and electro-kinetics, ” Journal of the Soil Mechanics and Foundation Engineering Division”, ASCE, Vol.94, pp.899-921.
    7. Huang, A.B., Lin, Z.P., Ji, Y.Y., Gu, Z.S., 2005, “Cyclic behavior analysis of the silty fine sand in central western”, Taiwan .Sino-Geotechnics 103.
    8. Hung, J.L., Chen, Y.X., Ricky K. N., Wong, S.W., 2020, “Study on the application of colloidal silica in soil grouting”, Proceedings of the 18th Conference on Current Researches in Geotechnical Engineering in Taiwan.
    9. Iler, R.K., 1979. “The chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties, and Biochemistry”, Wiley Interscience, New York.
    10. Karol, R.H., 1982, “Chemical Grouts and their Properties”, Symposium on Grouting in Geotechnical Engineering, ASCE, pp. 360~375.
    11. Lai, C.H., 2021. “A Feasibility Study of the Extension of the Improvement Area for the Double-Packer Grouting Method through Electrokinetic Chemical Treatment, ” MS Thesis, National Taiwan University of Science and Technology.
    12. Mitchell, J.K., 1993, “Fundamentals of Soil Behavior”, 2nd ed., John Wiley & Sons Inc., New York.
    13. 薛宇廷,2015,「提升卜作嵐反應及水玻璃灌漿之效率於ECT全面改良之探討」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系。
    14. 尤士明,2009,「電滲透化學改良應用於砂質土壤之硏究」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系。
    15. 李宗燁,2010,「電滲透化學灌漿工對高嶺土改良強度最佳化之研究」,碩士論文,國立台灣科技大學營建工程系。

    QR CODE