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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 詹穎雯(Yin-Wen Chan) | |
| dc.contributor.author | Cheng-Jyun Jheng | en |
| dc.contributor.author | 鄭誠竣 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-05-13T08:36:30Z | - |
| dc.date.available | 2018-08-24 | |
| dc.date.available | 2021-05-13T08:36:30Z | - |
| dc.date.copyright | 2016-08-24 | |
| dc.date.issued | 2016 | |
| dc.date.submitted | 2016-08-11 | |
| dc.identifier.citation | 參考文獻
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| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/3759 | - |
| dc.description.abstract | 貯鹽試驗為常見耐久性試驗，而相關規範訂定最短取樣時間為90天，因此試驗過程曠日費時。本研究為使判斷混凝土耐久性的過程能夠縮短，透過加壓方式加速氯離子於混凝土中傳輸，稱為「壓力滲透試驗」。
本研究透過水膠比為0.55之混凝土、靜水壓力大小為3、5 kgf/cm2進行壓力滲透試驗，相同試驗時間下，比較有無靜水壓力以及各種參數（卜作嵐材料種類及取代率、混凝土抗壓強度等）對於氯離子傳輸行為的影響。最後以「氯離子侵入深度」以及「氯離子濃度累積速率」作為指標，建立壓力滲透試驗做為加速性試驗取代貯鹽試驗的基礎。 為簡化分析靜水壓力下氯離子傳輸行為，假設滲流對於氯離子傳輸的影響由擴散作用貢獻，以擴散方程式擬合壓力滲透試驗氯離子含量，可計算得到等效氯離子傳輸係數（Deq），然而擴散方程式與滲流－擴散方程式線型不盡相同，隨著試驗時間以及靜水壓力的增加，滲流影響越顯著，兩者線型差異越大，相關係數R2越低。本研究選取R2為0.900以上做為參考，於特定試驗條件下，能利用等效氯離子傳輸係數（Deq）取代滲流－擴散方程式。從7天試驗結果顯示，貯鹽試驗擴散係數（D）與壓力滲透試驗等效氯離子傳輸係數（Deq）有良好線性關係，因此透過D與Deq，即能建立貯鹽試驗與壓力滲透試驗之間的關係，且Deq數值大小亦能夠判斷混凝土耐久性，其判斷結果與擴散係數（D）相符。 若以「氯離子侵入深度」為指標，試驗結果顯示21天5 kgf/cm2壓力滲透試驗做為加速性試驗能取代90天貯鹽試驗；又以「氯離子濃度累積速率」為指標，亦能發現相同結果。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | Salt ponding test is a common method for evaluating the durability of concrete. Due to that chloride ion requires considerable time to penetrate the concrete specimen（e.g., 90-day Salt ponding test）, the salt ponding test is regarded to be a long-term test. In order to shorten the process of evaluating the durability of concrete, this study adopts hydrostatic pressure to accelerate the movement of chloride ion, and this method is defined as “Seepage pressure test”.
To know the transmission behavior of chloride ion, the influences caused by hydrostatic pressures, pozzolanic material types, replacement rates and compressive strengths under the same duration of testing time are discussed in this study. Two hydrostatic pressures 3 and 5 kgf/cm2 and water-cement ratio of 0.55 are adopted in the experiments. By quantifying the influences, the seepage pressure test can be proved to be an accelerated test and able to substitute salt ponding test with the indexes like the depth of chloride ion penetration and the accumulation rate of chloride ion concentration. In order to simplify the analysis of the transmission behavior of chloride ion under hydrostatic pressures, it is supposed that the transmission behavior is contributed by the diffusion. Therefore, the diffusion equation is fitted to the chloride concentration data from seepage pressure test to obtain equivalent chloride transmission coefficient Deq. However, the curved shape of diffusion equation and convection-diffusion equation are not the same. With the testing time increasing, the greater the difference between the two curved shape will be, and the correlation coefficient R2 will decrease. In this study, the correlation coefficient R2, higher than 0.900, is taken as a baseline, to make sure Deq can be applied to substitute convection-diffusion equation and describe the transmission behavior of chloride ion under hydrostatic pressures. Moreover, the 7 days experimental results show that diffusion coefficient D and equivalent chloride transmission coefficient Deq have a good linear relationship. Therefore, it is expected that D and Deq can be used to establish the relation between salt ponding test and seepage pressure test. In addition, Deq can also be applied to determine the durability of concrete. By taking the depth of chloride ion penetration as the index, experimental results show that 21-day seepage pressure test, with 5 kgf/cm2 hydrostatic pressure, can be used to substitute 90-day salt ponding test. Similarly, by taking the accumulation rate of chloride ion concentration as the index, the experimental results show the same as above. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-05-13T08:36:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-105-R03521240-1.pdf: 5750266 bytes, checksum: 44a3f705071fbccca828368d6bb31b0f (MD5) Previous issue date: 2016 | en |
| dc.description.tableofcontents | 目錄
誌謝 i 摘要 ii Abstract iii 目錄 v 表目錄 x 圖目錄 xiv 照片目錄 xvii 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 研究方法與內容 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 混凝土內氯離子簡介 4 2.1.1 氯離子來源 4 2.1.2 氯離子存在型態 5 2.1.3 混凝土內氯鹽含量之相關規範 6 2.2 氯離子於混凝土中的傳輸途徑與機制 7 2.2.1 擴散作用 8 2.2.2 滲透作用 8 2.2.3 毛細作用 9 2.2.4 電遷移作用 10 2.2.5 複合傳輸機制 10 2.3 混凝土孔隙結構 15 2.4 卜作嵐材料對於混凝土耐久性的影響 16 2.4.2 飛灰 17 2.4.3 爐石 18 2.5 膠結材料固結氯離子之能力 21 2.5.1 水泥對於氯離子固結能力的影響 22 2.5.2 卜作嵐材料對於氯離子固結能力的影響 22 2.6 臨界氯離子濃度 22 2.7 混凝土氯離子耐久性試驗 24 2.7.1 貯鹽試驗（Salt Ponding Test） 25 2.7.2 壓力滲透試驗（Seepage Pressure Test） 25 2.8 氯離子在混凝土中的擴散行為 26 2.8.1 擴散方程式 26 2.8.2 擴散係數之時間效應 29 2.9 靜水壓力對於氯離子傳輸行為之影響 34 2.9.1 滲流－擴散方程式 34 2.9.2 混凝土滲透係數 35 2.9.3 靜水壓力對於氯離子侵入深度之影響 35 2.9.4 靜水壓力下Fick’s Second Law之適用性 35 2.10 硬固混凝土氯離子濃度檢測 40 2.10.1 比色法 40 2.10.2 酸溶法、水溶法 41 第三章 實驗計畫 44 3.1 實驗內容與方法 44 3.2 試驗材料與配比 46 3.3 試驗設備 51 3.4 試體製作 58 3.4.1 試驗材料與設備 58 3.4.2 拌和流程 59 3.5 抗壓強度試驗 60 3.5.1 試驗說明 60 3.5.2 試驗試體 60 3.5.3 試驗方法 60 3.6 壓力滲透試驗. 61 3.6.1 試驗說明 61 3.6.2 試驗試體 61 3.6.3 試驗方法 61 3.7 貯鹽試驗 63 3.7.1 試驗說明 63 3.7.2 試驗試體 63 3.7.3 試驗方法 63 3.8 比色法 64 3.8.1 試驗說明 64 3.8.2 試驗方法 64 3.9 水溶性氯離子濃度滴定試驗 66 3.9.1 試驗說明 66 3.9.2 試體取樣 66 3.9.3 試驗方法 66 3.10 酸溶性氯離子濃度滴定試驗 67 3.10.1 試驗說明 67 3.10.2 試體取樣 67 3.10.3 試驗方法 67 第四章 試驗結果與討論 69 4.1 前言 69 4.2 抗壓強度試驗 70 4.2.1 卜作嵐材料取代率對於抗壓強度之影響 70 4.2.2 小結 71 4.3 比色法氯離子侵入深度 73 4.3.1 添加卜作嵐材料對於氯離子侵入深度之影響 73 4.3.2 靜水壓力對於氯離子侵入深度之影響 74 4.3.3 加壓時間對於氯離子侵入深度之影響 74 4.4 混凝土內距表面各深度氯離子濃度 78 4.4.1 混凝土內各深度總氯離子濃度與自由氯離子濃度比較 78 4.4.2 硝酸銀變色範圍之氯離子濃度 79 4.5 氯離子擴散係數 86 4.5.1 卜作嵐材料對於擴散係數之影響 87 4.5.2 擴散係數之時間效應 87 4.5.3 以抗壓強度評估混凝土氯離子擴散係數 88 4.6 氯離子滲流速度 93 4.7 氯離子侵入量 96 4.7.1 卜作嵐材料對於氯離子侵入量之影響 96 4.7.2 靜水壓力對於氯離子侵入量之影響 96 4.7.3 加壓時間對於氯離子侵入量之影響 97 4.8 混凝土內各深度氯離子濃度累積速率 100 4.9 等效氯離子傳輸係數 102 第五章 壓力滲透試驗取代貯鹽試驗可行性分析 109 5.1 前言 109 5.2 控制方程式參數分析 111 5.2.1 參數選取方式 111 5.2.2 控制方程式於不同參數下之差異 111 5.2.3 小結 113 5.3 等效氯離子傳輸係數Deq適用性分析 116 5.3.1 試驗時間與靜水壓力對於等效氯離子傳輸係數Deq的影響 117 5.3.2 各配比等效氯離子傳輸係數Deq與對照組擴散係數D之關係 118 5.4 靜水壓力對於比色法氯離子侵入深度之效益 122 5.4.1 7天壓力滲透試驗比色法氯離子侵入深度對照組所需試驗時間 122 5.4.2 90天貯鹽試驗侵入深度壓力滲透試驗所需加壓時間ts 123 5.4.3 小結 123 5.5 氯離子侵入深度模型探討 127 5.5.1 模型中氯離子侵入深度定義 127 5.5.2 貯鹽試驗氯離子侵入深度模型 129 5.5.3 壓力滲透試驗氯離子侵入深度模型 131 5.5.4 小結 132 5.6 氯離子濃度累積速率 141 5.6.1 靜水壓力對於濃度累積之效益 141 5.6.2 靜水壓力對於特定深度氯離子濃度累積之效益 142 5.6.3 小結 143 第六章 結論與建議 147 6.1 結論 147 6.2 建議 151 參考文獻 152 表目錄 表 2-1 混凝土拌和水品質檢驗標準[2] 5 表 2-2 氯離子含量規定[7][8] 7 表 2-3 不同環境複合傳輸機制[10] 12 表 2-4 Input parameters and range of sensitivity investigation[17] 12 表 2-5 Variation in chloride concentration at level of reinforcement after 50 years[17] 13 表 2-6 C、F級飛灰典型化學成分[27] 19 表 2-7 飛灰混凝土（W/B = 0.5）抗壓強度與孔隙率[30] 20 表 2-8 爐石混凝土配比（kg/m3）[33] 20 表 2-9 北歐環境臨界氯離子建議值[40] 24 表 2-10 BS EN 206-1臨界氯離子建議值[44] 24 表 2-11 衰減常數m文獻數據 31 表 2-12 貯鹽試驗擴散係數相關研究 32 表 2-13 混凝土滲透係數文獻數據 37 表 2-14 混凝土配比[54] 37 表 2-15 Chloride diffusion coefficients at different pressure[75] 38 表 2-16 Mix proportion and experimental parameters[76] 38 表 2-17 比色法變色深度對應氯離子濃度[80] 42 表 2-18 變色邊界氯離子濃度重複性統計結果[54] 42 表 2-19 各國酸溶性氯離子濃度檢測方式差異性[82] 43 表 2-20 各國水溶性氯離子濃度檢測方式差異性[82] 43 表 3-1 實驗參數表 44 表 3-2 台泥品牌第Ⅰ型波特蘭水泥化學成分 47 表 3-3 台泥品牌第Ⅰ型波特蘭水泥物理性質 48 表 3-4 粗粒料篩分析與物理性質 48 表 3-5 細粒料篩分析與物理性質 49 表 3-6 高爐石化學成分 49 表 3-7 高爐石物理成分 50 表 3-8 F級飛灰化學物理性質 50 表 3-9 混凝土試體配比 50 表 3-10 各配比實際坍度 59 表 4-1 第四章圖例說明 69 表 4-2 各配比隨齡期發展抗壓強度數據 72 表 4-3 貯鹽試驗比色法氯離子侵入深度 75 表 4-4 各配比7天壓力滲透試驗與對照組比色法氯離子侵入深度差異 75 表 4-5 055OPC各試驗時間壓力滲透與對照組比色法氯離子侵入深度差異 76 表 4-6 055OPC貯鹽試驗自由氯離子濃度數據 79 表 4-7 055S40貯鹽試驗自由氯離子濃度數據 80 表 4-8 055F20貯鹽試驗自由氯離子濃度數據 80 表 4-9 055F40貯鹽試驗自由氯離子濃度數據 80 表 4-10 055SF30貯鹽試驗自由氯離子濃度數據 81 表 4-11 055OPC壓力滲透與對照組自由氯離子濃度數據 81 表 4-12 055S40壓力滲透與對照組自由氯離子濃度數據 81 表 4-13 055F20壓力滲透與對照組自由氯離子濃度數據 82 表 4-14 055F40壓力滲透與對照組自由氯離子濃度數據 82 表 4-15 055SF30壓力滲透與對照組自由氯離子濃度數據 82 表 4-16 055OPC不同加壓時間壓力滲透與對照組自由氯離子濃度數據 83 表 4-17 055OPC貯鹽試驗自由氯離子與總氯離子比較 83 表 4-18 055S40貯鹽試驗自由氯離子與總氯離子比較 84 表 4-19 055F20貯鹽試驗自由氯離子與總氯離子比較 84 表 4-20 055F40貯鹽試驗自由氯離子與總氯離子比較 85 表 4-21 055SF30貯鹽試驗自由氯離子與總氯離子比較 85 表 4-22 各配比擴散係數 89 表 4-23 不同配比118天齡期抗壓強度與擴散係數比較 89 表 4-24 各配比壓力滲透試驗氯離子滲流速度 94 表 4-25 貯鹽試驗隨試驗時間發展之氯離子侵入量 97 表 4-26 7天壓力滲透試驗與對照組比色法氯離子侵入量差異 98 表 4-27 055OPC各試驗時間壓力滲透與對照組氯離子侵入量差異 98 表 4-28 各配比壓力滲透試驗等效氯離子傳輸係數Deq 104 表 5-1 圖例說明 109 表 5-2 參數範圍 113 表 5-3 本研究試驗條件 119 表 5-4 各試驗時間壓力滲透試驗等效氯離子傳輸係數Deq 119 表 5-5 貯鹽試驗隨試驗時間發展之氯離子侵入深度 124 表 5-6 預測貯鹽試驗所需試驗時間 125 表 5-7 貯鹽試驗於預測時間之氯離子侵入深度 125 表 5-8 壓力滲透試驗於預測時間之氯離子侵入深度 125 表 5-9 055OPC貯鹽試驗Xd與X0.05%比較 134 表 5-10 055S40貯鹽試驗Xd與X0.05%比較 134 表 5-11 055F20貯鹽試驗Xd與X0.05%比較 134 表 5-12 055F40貯鹽試驗Xd與X0.05%比較 135 表 5-13 055SF30貯鹽試驗Xd與X0.05%比較 135 表 5-14 055OPC壓力滲透試驗Xd與X0.05%比較 135 表 5-15 055S40壓力滲透試驗Xd與X0.05%比較 136 表 5-16 055F20壓力滲透試驗Xd與X0.05%比較 136 表 5-17 055F40壓力滲透試驗Xd與X0.05%比較 136 表 5-18 055SF30壓力滲透試驗Xd與X0.05%比較 136 表 5-19 21天5 kgf/cm2壓力滲透試驗與90天貯鹽試驗比較 137 表 5-20 貯鹽試驗侵入深度模型與比色法試驗值比較 137 表 5-21 壓力滲透試驗與貯鹽試驗到達目標濃度所需試驗時間（055OPC） 144 圖目錄 圖 1-1 研究流程圖 3 圖 2-1 50年不同滲透係數氯離子分布預測線[17] 13 圖 2-2 50年不同擴散係數氯離子分布預測線[17] 14 圖 2-3 不同參數敏感性分析結果[17] 14 圖 2-4 水泥質複合材料孔隙結構與尺寸關係[23] 16 圖 2-5 爐石混凝土（W/B = 0.5）毛細孔隙隨齡期發展[33] 21 圖 2-6 爐石混凝土（W/B = 0.5）抗壓強度隨齡期發展[33] 21 圖 2-7 滲透係數與混凝土齡期關係 26 圖 2-8 定量擴散示意圖[56] 33 圖 2-9 固定濃度擴散示意圖[56] 33 圖 2-10 擴散係數時間效應[49] 33 圖 2-11 不同靜水壓力作用下混凝土中氯離子侵入深度[54] 38 圖 2-12 不同水壓值氯離子擴散係數[54] 39 圖 2-13 C30 Chloride transportation coefficient changing with hydraulic pressure[76] 39 圖 2-14 C50 Chloride transportation coefficient changing with hydraulic pressure[76] 39 圖 2-15 Relation between the discoloured boundary and Cl- content[77] 43 圖 3-1 試驗流程圖 45 圖 3-2 配比編號說明 51 圖 4-1 各配比隨混凝土齡期發展之抗壓強度 72 圖 4-2 各配比貯鹽試驗不同試驗時間比色法氯離子侵入深度 76 圖 4-3 各配比7天試驗時間不同靜水壓力比色法氯離子侵入深度 77 圖 4-4 壓力滲透試驗與對照組隨試驗時間發展之比色法氯離子侵入深度差異 77 圖 4-5 比色法氯離子侵入深度與變色界面氯離子濃度比較（055OPC） 86 圖 4-6 各配比貯鹽試驗擴散係數迴歸分析結果 90 圖 4-7 擴散係數時間效應 91 圖 4-8 各配比抗壓強度與擴散係數關係 92 圖 4-9 各配比7天壓力滲透試驗滲流速度迴歸分析結果 95 圖 4-10 氯離子侵入量示意圖 98 圖 4-11 各配比貯鹽試驗不同試驗時間之氯離子侵入量 99 圖 4-12 各配比7天試驗時間不同靜水壓力之氯離子侵入量 99 圖 4-13 055OPC壓力滲透試驗與對照組隨試驗時間發展之氯離子侵入量差異 100 圖 4-14 055OPC貯鹽試驗隨試驗時間發展之氯離子分布情形 101 圖 4-15 055OPC壓力滲透試驗隨試驗時間發展之氯離子分布情形 101 圖 4-16 等效氯離子傳輸係數Deq迴歸分析結果 105 圖 4-17 等效氯離子傳輸係數與擴散係數正規化後與靜水壓力之關係 106 圖 4-18 055OPC壓力滲透等效氯離子傳輸係數與文獻相似配比之數據比較 107 圖 4-19 不同靜水壓力等效氯離子傳輸係數與7天貯鹽試驗擴散係數之關係 107 圖 4-20 不同靜水壓力等效氯離子傳輸係數與90天貯鹽試驗擴散係數之關係 108 圖 5-1 可行性分析流程圖 110 圖 5-2 滲流－擴散方程式不同滲流速度差異 114 圖 5-3 不同試驗時間滲流－擴散方程式與擴散方程式差異 114 圖 5-4 055OPC各試驗時間壓力滲透試驗與對照組氯離子分布情形 115 圖 5-5 不同表面氯離子濃度擴散方程式與滲流－擴散方程式差異 116 圖 5-6 滲流－擴散方程式與擴散方程式線型差異 119 圖 5-7 試驗時間對於等效氯離子傳輸係數之影響（055OPC） 120 圖 5-8 試驗結果中最大滲流速度對於Deq適用性（055F40） 121 圖 5-9 各配比Deq與7天貯鹽試驗D之關係 122 圖 5-10 氯離子侵入深度在雙對數座標下線性內插示意圖 126 圖 5-11 壓力滲透試驗與貯鹽試驗隨試驗時間之氯離子侵入深度 126 圖 5-12 壓力滲透試驗所需時間 127 圖 5-13 滲流擴散方程式與試驗值差異（055S40） 138 圖 5-14 耦合區擴散區示意圖 138 圖 5-15 貯鹽試驗隨試驗時間之氯離子侵入深度模擬線 139 圖 5-16 各配比貯鹽試驗氯離子侵入深度模型與試驗值比較 140 圖 5-17 靜水壓力下隨試驗時間之氯離子侵入深度模擬線 140 圖 5-18 055OPC壓力滲透試驗氯離子侵入深度與模型比較 141 圖 5-19 055OPC 21天壓力滲透試驗與90天貯鹽試驗氯離子濃度比較 144 圖 5-20 各配比21天壓力滲透試驗氯離子分布預測線與90天貯鹽試驗試驗值比較 145 圖 5-21 於深度2 cm處氯離子濃度累積速率 146 圖 5-22 深度2 cm氯離子濃度累積速率與試驗值比較 146 照片目錄 照片 3-1 中型單軸拌合機 53 照片 3-2 振動台 53 照片 3-3 恆溫恆濕室 54 照片 3-4 圓柱試體斷面研磨機 54 照片 3-5 小型混凝土切割機 55 照片 3-6 大型混凝土切割機 55 照片 3-7 MTS萬能材料試驗機 56 照片 3-8 數位式混凝土透水試驗儀 56 照片 3-9 國際牌精密鑽床 57 照片 3-10 磨粉機 57 照片 3-11 自動電位滴定儀 58 照片 3-12 圓柱試體狀況 60 照片 3-13 圓餅試體製作 62 照片 3-14 壓力滲透試體架設狀況 62 照片 3-15 貯鹽試驗試體架設狀況 64 照片 3-16 試體劈裂 65 照片 3-17 比色法變色圖 65 照片 3-18 試體表面取樣 68 照片 3-19 試體取樣 68 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.title | 不同靜水壓力下混凝土之氯離子傳輸行為 | zh_TW |
| dc.title | Transmission Behavior of Chloride Ion in Concrete under Different Hydrostatic Pressures | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 104-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 廖文正,楊仲家 | |
| dc.subject.keyword | 混凝土,氯離子,卜作嵐材料,貯鹽試驗,壓力滲透試驗,擴散係數,等效氯離子傳輸係數, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | concrete,chloride,pozzolanic material,salt ponding test,seepage pressure test,diffusion coefficient,equivalent chloride transmission coefficient, | en |
| dc.relation.page | 157 | |
| dc.identifier.doi | 10.6342/NTU201602403 | |
| dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | |
| dc.date.accepted | 2016-08-12 | |
| dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 土木工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 土木工程學系 | |
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