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研究生: 陳柏諭
Po-Yu Chen
論文名稱: 轉爐石裹漿應用於多孔隙瀝青混凝土鋪面可行性之研究
Feasibility Study of the Porous Asphalt Pavement with the Precoating Basic Oxygen Furnace Slag
指導教授: 沈得縣
Der-Hsien Shen
口試委員: 黃兆龍
Chao-Lung Hwang
劉明仁
Ming-Jen Liu
郭銘峰
Ming-Feng Kuo
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: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 191
中文關鍵詞: 轉爐石粒料堆積裹漿粒料鋪面績效
外文關鍵詞: Basic Oxygen Furnance slag, aggregate accumulation, Precoating BOFS, pavement performance
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本研究係採用純水泥漿及卜作嵐水泥漿包裹轉爐石(簡稱裹漿轉爐石或裹漿粒料),以探討轉爐石裹漿是否可減少膨脹性而達到安定化,並探討裹漿轉爐石之粒料性質及轉爐石裹漿應用於多孔隙瀝青混凝土鋪面之可行性。研究時採用改質瀝青III型作為黏結料拌製試體,並分二階段進行探討,第一階段探討轉爐石裹漿前後物化性之差異,以評估轉爐石裹漿對粒料特性之影響。第二階段將轉爐石及裹漿粒料分別取代天然粗粒料,進行粒料堆積設計並拌製成粒料組構型式為多孔隙瀝青混凝土(PA),然後進行力學性質、耐久性質、鋪面績效及聲學特性等試驗以探討轉爐石裹漿應用於多孔隙瀝青混凝土鋪面之可行性。
研究結果顯示,在粒料性質方面,轉爐石吸水後會膨脹,透過水泥漿及卜作嵐水泥漿進行包裹,可有效改善轉爐石遇水膨脹之特性,其中以爐石粉水泥漿裹漿粒料最佳。在力學性質方面,含轉爐石及裹漿粒料多孔隙瀝青混凝土之馬歇爾穩定值及間接張力強度皆隨轉爐石及裹漿粒料含量增加而提升。在耐久性質及鋪面績效方面,轉爐石及裹漿粒料多孔隙瀝青混凝土均符合規範要求。在聲學特性方面,隨著裹漿粒料取代天然粗粒料量增加,吸音係數峯值有增加之趨勢。就整體而言,裹漿可有效達到轉爐石粒料安定化,其中以爐石粉水泥漿裹漿粒料之鋪面績效最佳。


In this Research, pure paste and pozzolanic paste were used to coat Basic Oxygen Furnace slag (“precoating basic oxygen furnace slag” or “precoating aggregate”) to study if the precoating of Basic Oxygen Furnace slag can minimize expansion to achieve stabilization; further, the aggregate property of the precoating and the feasibility of applying the precoating on Porous Asphalt (PA) are also studied. During the research, polymer modified asphalt is used as the subject for the binder mix. The research was conducted in two stages: Stage 1 deals with the difference of physical and chemical properties before and after precoating the Basic Oxygen Furnace slag in order to evaluate the effect of the precoating on the aggregate property. In Stage 2, the Basic Oxygen Furnace slag and the precoating aggregate are used to replace natural stone in order to proceed with aggregate packing for fabricating the aggregate into Porous Asphalt (PA). As a next step, tests of mechanical properties, pavement performance, acoustic properties and durability were carried out to study the feasibility of applying the Basic Oxygen Furnace slag precoating technique on the PA.
The research result indicates that in respect to aggregate property, the Basic Oxygen Furnace slag tends to expand after absorbing the water for starting the precoating through paste and pozzolanic paste. In this way, the water-expansion property of the Basic Oxygen Furnace slag can be effectively improved so that the slag paste precoated basic oxygen furnace slag presents the optimal performance. In respect to mechanical properties, the stability and Indirect tensile strength of PA containing Basic Oxygen Furnace slag and the precoating aggregate will be enhanced as the content of Basic Oxygen Furnace slag and the precoating aggregate is increased. In respect to durability and pavement performance, the PA containing Basic Oxygen Furnace slag and precoating aggregate also meets the specification. In respect to acoustic properties, the peak value of absorption coefficient tends to increase when more precoating aggregates are used to replace natural stone. Overall, the precoating of Basic Oxygen Furnace slag can effectively achieve aggregate stabilization in which, the optimal pavement performance is achieved.

論 文 摘 要 I 英 文 摘 要 II 謝 誌 III 目 錄 IV 表目錄 IX 圖目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究方法 2 第二章 文獻回顧 5 2.1 轉爐石之來源 5 2.2 轉爐石性質概述 9 2.2.1 轉爐石特性 9 2.2.2 物理性質 9 2.2.3 化學性質 12 2.2.4 膨脹性 14 2.2.5 安定化技術 16 2.3 國內外轉爐石應用概況 18 2.4 轉爐石之試驗標準與規範 23 2.5裹漿粒料 24 2.5.1 輕質骨材裹漿粒料 24 2.5.2 廢棄混凝土裹漿粒料 26 2.6 粒料裹漿厚度之設計理論 29 2.7 卜作嵐材料 32 2.8 多孔隙瀝青混凝土 39 第三章 試驗材料與試驗計畫 42 3.1 試驗計畫 42 3.1.1 試驗參數 42 3.1.2 試驗編號 43 3.2 試驗材料 45 3.2.1 黏結料 45 3.2.2 裹漿材料 45 3.2.3 粒料 47 3.2.4 裹漿粒料配比設計 48 3.2.5 裹漿粒料 49 3.2.6 級配 51 3.3 改質瀝青Ⅲ型物性試驗 52 3.3.1 針入度試驗 52 3.3.2 軟化點試驗 52 3.3.3 比重試驗 53 3.3.4 薄膜加熱試驗 53 3.3.5 黏滯度試驗 54 3.3.6 延展性試驗 54 3.4 粒料基本物性試驗 58 3.4.1 粗細粒料比重及吸水率試驗 58 3.4.2 洛杉磯磨損試驗 59 3.4.3 粗細料健性試驗 60 3.4.4 粗細料扁長率試驗 61 3.4.5 浸水膨脹試驗 65 3.5 配合設計 66 3.6 力學性質試驗 72 3.6.1馬歇爾穩定值試驗 72 3.6.2間接張力試驗 73 3.7 耐久性試驗 77 3.7.1 浸水馬歇爾試驗 77 3.7.2 凍融循環試驗 79 3.7.3 烘箱老化試驗 80 3.8 鋪面績效試驗 82 3.8.1 透水機能試驗 82 3.8.2 Cantabria試驗 85 3.9 音學性質試驗(雙麥克風法) 88 第四章 試驗結果分析與討論 92 4.1 改質瀝青Ⅲ型物性分析 92 4.1.1 改質III型瀝青物性試驗 92 4.1.2 改質III型瀝青拌合溫度及夯壓溫度 93 4.2 粒料性質分析 94 4.2.1 粒料比重試驗 94 4.2.2 粒料吸水率試驗 94 4.2.3 水泥、飛灰及爐石粉比重 95 4.2.4 洛杉磯磨損率試驗 96 4.2.5 健性試驗 97 4.2.6 扁長率試驗 97 4.2.7 膨脹性試驗 98 4.3 裹漿粒料配比設計結果分析 99 4.4 含轉爐石多孔隙瀝青混凝土配比設計結果分析 101 4.4.1 粒料堆積 101 4.4.2 暫定瀝青含量 119 4.4.3 級配之決定 136 4.5 力學性質試驗結果分析 146 4.5.1 馬歇爾穩定值 146 4.5.2 間接張力強度 148 4.6 耐久性試驗結果分析 150 4.6.1 浸水馬歇爾試驗 150 4.6.2 凍融循環試驗 152 4.6.3 烘箱老化試驗 154 4.7 鋪面績效試驗結果分析 156 4.7.1 透水試驗 156 4.7.2 Cantabria試驗 158 4.8 聲學特性試驗結果分析 159 第五章 結論與建議 162 5.1 結論 162 5.2 建議 164 參考文獻 165

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