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研究生: 歐李正君
CHENG-CHUN O LEE
論文名稱: 轉爐石裹漿技術及其應用於密級配水泥瀝青混凝土鋪面之研究
Performance Study of the Dense Graded Cement Asphalt Concrete 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
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: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 159
中文關鍵詞: 轉爐石裹漿粒料水泥瀝青膠漿密級配瀝青混凝土
外文關鍵詞: Basic oxygen furnance slag, Precoated basic oxygen furnace slag, Cement asphalt plaste, Dense Graded Asphalt Concrete
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  • 本研究係採用爐石粉水泥漿包裹轉爐石(簡稱SPB或裹漿粒料),探討裹漿粒料之粒料性質及轉爐石裹漿應用於密級配水泥瀝青混凝土鋪面之可行性。研究時分四階段進行探討,第一階段探討轉爐石與裹漿粒料性質之差異,以評估轉爐石裹漿後對粒料特性之影響。第二階段探討改質瀝青Ⅲ型之物理性質及水泥瀝青膠漿(CAP)之配比與物理性質。第三階段將裹漿粒料分別以25%、50%、75%取代天然粗粒料,以改質瀝青Ⅲ型熱拌傳統密級配瀝青混凝土(DGAC)作為控制組,並以水泥瀝青膠漿冷拌密級配水泥瀝青混凝土(DGCAC)作為對照組。第四階段針對熱拌傳統密級配瀝青混凝土與冷拌密級配水泥瀝青混凝土進行力學性質、鋪面績效 、耐久性質及聲學特性等各項試驗,並將各項試驗結果加以比較以評估裹漿粒料應用於密級配水泥瀝青混凝土鋪面之可行性。
    研究結果顯示:在裹漿粒料性質方面,因轉爐石含有未反應完全之游離石灰,故吸水後會有體積膨脹現象發生,轉爐石裹漿後可杜絕水分滲入,而抑制轉爐石體積膨脹及改善轉爐石品質。在水泥瀝青膠漿方面,本研究採用水泥瀝青膠漿配比為C/A=1.1,FSP=5%,及乳化瀝青殘渣含量為60%,此配比之W/C為0.41趨近水泥漿完全水化所需之W/C=0.42,經試驗結果顯示水泥瀝青膠漿坍流度可達32cm,28天強度可達到89kgf/cm2。
    在裹漿粒料應用於密級配水泥瀝青混凝土方面,綜合各項試驗結果顯示DGCAC組各項試驗結果皆符合規範規定,且品質大多優於DGAC組,但DGCAC組磨耗率略大於DGAC組,DGCAC組在馬歇爾試驗及間接張力試驗結果顯示,於裹漿粒料取代天然粒料25%時強度表現最佳,故本研究採用裹漿粒料取代天然粗粒料25%進行7、14、28天齡期試驗,試驗結果顯示DGCAC之力學性質、鋪面績效 、耐久性質及聲學特性等皆優於DGAC組。


    This study used slag powder mixing cement into paste and pre-coating BOFS (called SPB or starched aggregates ) became to aggregate. This study estimated the feasibility of SPB use in the dense gradation cement-asphalt concrete pavement and investigating the aggregate characteristic of starched aggregates. The experiment result of study was discusses with the four states. The first stage, estimating differences of properties between BOFS and starched aggregates, for assess effects of aggregate characteristic after BOFS being starched. The 2nd stage, investigating Type-Ⅲ modified asphalt physical character and the proportioning and physical properties of cement asphalt paste (CAP). The 3rd stage, starched aggregate respectively, 25%, 50% and 75% to replace coarse aggregates and mixed with Type-Ⅲ modified asphalt being into conventional hot mix dense gradation of asphalt concrete (DGAC) as a control group, and using cement asphalt paste mixed dense gradation asphalt cement concrete (DGCAC) as a comparison group. The 4th stage, processing among of experiments contented with asphalt concrete mechanical properties, Pavement performance, durability performance, acoustic characteristics of the test about with both traditional hot mixing dense gradation asphalt concrete and cold mixing dense gradation cement asphalt concrete, and compare the results to assess the feasibility of the starched aggregates used into dense gradation cement asphalt concrete pavement.
    Research results show that in starched aggregates properties from BOFS containing unreacted completely free lime, so after water absorption expansion will happen, by being aggregates starched sealed, prevent moisture infiltration, can inhibit BOFS possibilities of future expansion and improvement of converter in BOFS's surface physical properties.
    In terms of cement asphalt paste, this study uses of cement asphalt paste ratio of C/A=1.1, FSP=5% and asphalt emulsion residue 60%, whose W/C =0.41 reaching cement required for complete hydration of W/C=0.42, Test results of cement asphalt paste slump flow value of up to 32cm, 28day strength can reach 89kgf/cm2.
    Starched aggregate application about dense gradation Cement asphalt concrete. Comprehensive test results show that the DGCAC group test results are in compliance with the specifications, and are mostly better than the DGAC group. DGCAC group, the attrition rate is slightly larger than the DGAC groups. DGCAC groups appear in the Marshall and indirect tension test results, in starched aggregates replace natural aggregates 25%, strength did best. So starched aggregate is used to replace the natural coarse aggregate 25% processed testing with 7, 14, and 28 days ages. Test result shows the mechanical properties, pavement performance, durability performance and acoustic characteristics are better than DCAC group.

    論 文 摘 要 I ABSTRACT III 誌 謝 V 目 錄 VI 表目錄 X 圖目錄 XV 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 3 第二章 文獻回顧 5 2.1 概述 5 2.2 轉爐石之來源 5 2.3 轉爐石性質 7 2.3.1 轉爐石之物理性質 7 2.3.2轉爐石之化學成分 9 2.3.3轉爐石之膨脹因素 11 2.3.4 轉爐石安定化技術 13 2.3.5 轉爐石之試驗標準與規範 15 2.3.6 轉爐石應用於鋪面試驗標準及規範 15 2.4 國內外轉爐石應用概況 17 2.4.1國內轉爐石應用現況 17 2.4.2 國外轉爐石應用現況 19 2.5 裹漿粒料 21 2.6 粒料裹漿厚度之設計理論 23 2.7 乳化瀝青 27 2.7.1 乳化瀝青種類 28 2.7.2 乳化瀝青之性質 32 2.8 水泥瀝青膠漿 32 2.8.1 水泥瀝青膠漿之材料特性 33 2.8.2 水泥瀝青膠漿之配比特性 35 2.9 密級配瀝青混凝土 36 2.9.1 組成材料 36 2.9.2 粒料 37 2.9.3 馬歇爾配合設計 39 第三章 試驗材料與試驗計畫 40 3.1 試驗計畫 40 3.1.1 試驗參數 40 3.1.2 試驗編號 41 3.2 試驗材料 43 3.2.1 黏結料 43 3.2.2 裹漿材料 44 3.2.3 粒料 48 3.2.4 裹漿粒料配比設計 49 3.2.5 裹漿粒料 50 3.2.6 粒料級配 51 3.3 改質瀝青Ⅲ型物性試驗 54 3.3.1 針入度試驗 54 3.3.2 軟化點試驗 54 3.3.3 比重試驗 55 3.3.4 薄膜加熱試驗 55 3.3.5 黏滯度試驗 56 3.3.6 延展性試驗 57 3.4 水泥瀝青膠漿物性試驗 60 3.4.1 坍流度試驗 61 3.4.2 強度試驗 61 3.5 粒料基本物性試驗 61 3.5.1 粗細粒料比重及吸水率試驗 62 3.5.2 洛杉磯磨損試驗 63 3.5.3 粗細料健性試驗 64 3.5.4 粗細料扁長率試驗 65 3.5.5 浸水膨脹試驗 68 3.6 瀝青混凝土配合設計 70 3.7 力學性質試驗 73 3.7.1馬歇爾穩定值試驗 73 3.7.2間接張力試驗 75 3.7.3 直接剪力試驗 78 3.8 耐久性試驗 78 3.8.1 浸水馬歇爾試驗 79 3.8.2 凍融循環試驗 80 3.8.3 烘箱老化試驗 82 3.9 鋪面績效試驗 84 3.9.1 Cantabria磨耗試驗 84 3.9.2車轍輪跡試驗 86 3.10 音學性質試驗(雙麥克風法) 89 第四章 試驗結果分析與討論 93 4.1裹漿粒料之生產 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 95 4.2.3 水泥及爐石粉比重 96 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 98 4.2.7 膨脹性試驗 99 4.3 黏結料性質及含量 99 4.3.1 改質瀝青Ⅲ型物性試驗 100 4.3.2 水泥瀝青膠漿生產 102 4.4密級配瀝青混凝土配合設計 106 4.4.1 熱拌密級配瀝青混凝土 106 4.4.2 水泥瀝青密級配混凝土 113 4.5 力學性質分析 123 4.5.1馬歇爾穩定值試驗 124 4.5.2間接張力試驗 126 4.5.3 直接剪力試驗 131 4.6 耐久性試驗 133 4.6.1 浸水馬歇爾試驗 133 4.6.2 凍融循環試驗 136 4.6.3 烘箱老化試驗 138 4.7 鋪面績效試驗 140 4.7.1 Cantabria磨耗試驗 140 4.7.2車轍輪跡試驗 143 4.8 音學特性 149 第五章 結論與建議 152 5.1 結論 152 5.2 建議 154 參考文獻 156

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    25 郭順傑,「裹漿材料種類對廢棄混凝土再生粒料性質及瀝青鋪面績效影響之研究」,國立台灣科技大學營建工程研究所,碩士論文,民國98年6月。
    26 朱國良,「裹漿材料種類對輕質骨材粒料性質及瀝青鋪面績效影響之研究」,國立台灣科技大學營建工程研究所,碩士論文,民國99年6月。
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    無法下載圖示 全文公開日期 2017/07/28 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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