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DC 欄位 | 值 | 語言 |
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dc.contributor.advisor | 詹穎雯 | |
dc.contributor.author | Iok-Un Lou | en |
dc.contributor.author | 盧毓源 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-05-13T08:36:26Z | - |
dc.date.available | 2018-08-24 | |
dc.date.available | 2021-05-13T08:36:26Z | - |
dc.date.copyright | 2016-08-24 | |
dc.date.issued | 2016 | |
dc.date.submitted | 2016-08-12 | |
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dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/3752 | - |
dc.description.abstract | 活性粉混凝土自1994 年法國首次發表以來,由於其優異的性質展現,引發歐美及日本等先進國家積極投入研究與發展,後續更將之引用於橋梁工程興建,均獲得良好評價。臺灣地區氣候潮濕污染嚴重,結構物老劣化快速,而且天然資源匱乏、地小人稠、土地高度開發使用,將RPC 材料應用於橋梁工程,可縮小構件斷面尺寸、減輕上部結構自重影響,同時減少材料用量,同時,低滲透的高耐久特性並能抑制鹽害侵蝕、延長橋梁使用壽命。
本研究分為兩大主軸,第一部分為RPC之力學性質與耐久性之研究。力學性質結論是高溫養護可以在7天養護齡期內使材料強化至最佳程度,在常溫養護下強度會隨著養護齡期增加同樣會到達如高溫養護之效果,其發展在56天齡期後漸漸趨緩,到了90天齡期常溫養護之力學表現與高溫養護相差無幾。另外,耐久性方面之結論為RPC無論在乾縮與潛變等體積穩定性方面或是抗氯離子與抗中性化等內部結構緻密性等表現與OPC比較都非常優異,其歸功於RPC高溫養護可加速試體水化反應與卜作嵐反應,減少因水分散失而產生之變形和在短期內形成高緻密性的內部結構,添加鋼纖維也可以增加對混凝土內部之握裹力,對維持體積之穩定有良好的效果。 第二部分為利用第一階段所取得的各項材料參數,進行橋梁上結構之試設計,以「公路橋梁設計與規範」為設計與檢核依據,對該設計進行規範中的載重、預力損失、容許應力和極限狀態等檢核,其試設計結果良好,在縮減斷面尺寸、自重和預力損失方面比OPC有更優異之表現,最後評估與調整原有配比在預鑄工法的可行性,並製作實尺寸試體進行試驗並回饋試設計分析之準確性。 | zh_TW |
dc.description.abstract | The reactive powder concrete (RPC) was first published by French in 1994 and it had been widely applied in bridge engineering in advance countries such as Europe and Japan due to its great properties. In Taiwan, the climate is hot and humid and it would deteriorate the old structure rapidly. On the other hand, Taiwan is highly developed area and lack of land resource. If we applied RPC in superstructure of bridges, both the member section and the self weight would be reduced. Simultaneously, the low permeability can inhibit the chloride attack and prolong the service life of the bridge.
This study is divided into two parts. The fisrt part will find out the mechanical properties and durability properties of RPC. The conclusion of mechanical properties of RPC is that under high temperature(90℃) curing, the strength can reach the optimal value at age of 7 days. On the other hand, under room temperature curing, the compressive strength will increase with the increasing curing period and will reach the same strength as that under high temperature curing. The development of strength will slowed down after the age of 56 days and the performance between high temperature and room temperature will reach the same level at age of 90 days. In addition, the conclusion of durability properties of RPC is that the performances in both stability of volume and the compactness of internal structure are better compared with the performaces of OPC. It is contributed to the accelerated hydration and pozzolanic of RPC under high temperature curing, which reduce the water loss and form a dense internal structure in a short period. At the same time, adding steel fiber can also increase the internal bonding strength to keep its volume stable. Secondly, the material parameters of RPC obtained in the first part are used to design a superstructure of bridge and check whether the superstructure passes the recommendation adopted in Taiwan. According to the recommendation adopted in Taiwan, the loading, the prestressed losses and ultimate capacity are calculated, and it is showed that the prestreesed loss of RPC superstructure is of better performance than the one with OPC. Also, applying RPC can reduce the size of section and self weight. Finally, the original mix proportion is adjusted and the possibility of the precast segmental method is also evaluated. Moreover, a real size specimen is casted and tested in this study. The accuracy of the analysis of the design is reserved. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-05-13T08:36:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-105-R03521218-1.pdf: 5191557 bytes, checksum: 4ff6509d280c8a4259527081afe3cdaa (MD5) Previous issue date: 2016 | en |
dc.description.tableofcontents | 目錄
誌謝 i 摘要 iii Abstract iv 目錄 vi 表目錄 xii 圖目錄 xv 照片目錄 xviii 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 活性粉混凝土之簡介 4 2.1.1 近代混凝土強度的提升理論 5 2.1.2 活性粉混凝土之結構機理 6 2.1.3 鋼纖維的增韌機制 8 2.2 混凝土之體積變形 9 2.2.1 混凝土之乾縮(drying shrinkage)與影響因子 9 2.2.2 纖維混凝土之潛變與影響因子 10 2.2.3 CEB-FIP Model Code 1990 (Europe) 11 2.3 RPC之耐久性 13 2.3.1 矽灰對緻密性的改善 13 2.3.2 氯離子在混凝土中之擴散行為 13 2.3.3 擴散方程式與擴散係數 13 2.4 梁構件行為 14 2.4.1 RC構件極限彎矩 14 2.4.2 鋼纖維混凝土構件極限彎矩 15 2.4.3 RPC剪力模型 17 2.4.4 高強度混凝土梁 18 2.4.5 活性粉混凝土預力X型梁[35] 19 2.4.6 活性粉混凝土預力I型梁[36] 19 2.5 RPC材料應用於橋梁工程之案例 20 2.5.1 法國應用案例 20 2.5.2 日本應用案例 20 第三章 試驗計畫 35 3.1 試驗架構 35 3.2 基本試驗材料及儀器 35 3.2.1 試驗材料 35 3.2.2 試驗儀器 36 3.3 試驗配比 38 3.4 試驗參數與符號表示 38 3.5 拌和程序、流動性測試與養護流程 38 3.5.1 拌和程序 38 3.5.2 流度測試 39 3.5.3 混凝土凝結時間 39 3.5.4 養護流程 40 3.6 材料性能試驗與方式 41 3.6.1 抗壓強度試驗 41 3.6.2 彈性模數試驗 41 3.6.3 抗彎強度試驗 41 3.6.4 橫向剪斷性能試驗 43 3.6.5 剪力榫性能試驗 43 3.7 乾縮試驗 43 3.7.1 實驗目的 43 3.7.2 實驗變數 44 3.7.3 乾縮試驗方法 44 3.8 潛變實驗 44 3.8.1 實驗目的 44 3.8.2 實驗設計 44 3.8.3 潛變試驗架設方式 45 3.8.4 潛變試驗方法 46 3.9 貯鹽試驗 46 3.9.1 試體設計 46 3.9.2 試驗步驟 47 3.9.3 酸溶法 47 3.10 加速碳化試驗 48 3.10.1 試驗說明 48 3.10.2 判斷碳化深度之方式 48 3.10.3 試驗步驟 49 第四章 試驗結果與討論 62 4.1 配比選擇與符號表示 62 4.2 RPC新拌性質 62 4.2.1 流度測試結果 62 4.2.2 凝結時間結果 62 4.3 抗壓力學特性的探討 63 4.3.1 抗壓試驗 63 4.3.2 彈性模數 64 4.4 抗彎力學特性的探討 65 4.4.1 抗彎強度 65 4.4.2 抗彎歷程 66 4.4.3 韌性指數 68 4.5 剪應力強度試驗 69 4.5.1 橫向剪斷性能試驗 69 4.5.2 剪力榫性能試驗 69 4.6 乾縮試驗 70 4.6.1 RPC乾縮試驗行為討論 70 4.6.2 RPC與OPC之乾縮比較 71 4.7 RPC之潛變試驗 72 4.7.1 潛變試驗試體之彈性模數 72 4.7.2 乾室之總潛變試驗 72 4.7.3 RPC與OPC之潛變比較 73 4.8 擴散係數 74 4.8.1 RPC擴散係數 74 4.8.2 RPC與OPC及添加卜作嵐材料混凝土之比較 74 4.8.3 保護層厚度之計算 75 4.9 RPC中性化深度 77 4.9.1 比色法結果 77 4.9.2 RPC、OPC與添加卜作嵐材料混凝土之比較 77 第五章 RPC材料應用於公路橋梁上部結構之試設計 107 5.1 橋梁上部結構斷面尺寸試設計 107 5.1.1 設計規範與標準 107 5.1.2 橋梁尺寸與斷面之試設計 107 5.1.3 RPC材料及預力鋼參數及容許應力值 108 5.2 調整配比增加施工之便易性 109 5.3 載重計算 110 5.3.1 靜載重 111 5.3.2 活載重 111 5.4 預力系統 113 5.4.1 施拉預力階段預力損失 113 5.4.2 使用工作階段預力損失 114 5.4.3 RPC與OPC預力損失量之比較 116 5.5 應力計算與檢核 116 5.5.1 施拉預力階段應力狀態 117 5.5.2 使用工作階段應力狀態 117 5.6 極限狀態檢核 118 5.6.1 剪力檢核 118 5.6.2 彎矩檢核 120 5.6.3 撓度檢核 125 5.7 試驗之破壞模式預測與加載規劃 126 5.7.1 破壞模式之預測 126 5.7.2 試驗加載規劃 126 5.8 現地拌和、養護與節塊組立建議流程 129 5.8.1 現地拌和流程 129 5.8.2 現地灌漿與養護流程 129 5.8.3 節塊組立之流程 129 5.9 以OPC參數代入本案例之性能比較 130 5.10 同等性能OPC、RPC與鋼材斷面尺寸差異 131 第六章 結論與建議 163 6.1 結論 163 6.1.1 RPC材料力學與耐久性試驗之結果 163 6.1.2 RPC應用於橋梁上部結構之試設計結果 165 6.2 建議 165 參考文獻 167 表目錄 表 2-1 一般RPC之配比(重量比) 23 表 2-2 RPC和其他混凝土之力學性質及耐久性之比較[1,2,3] 24 表 2-3 RPC和其他混凝土之力學性質及耐久性之比較 25 表 2-4 Bourg-lès-Valence橋之混凝土配比[28] 25 表 2-5 Bourg-lès-Valence橋之材料性質[28] 25 表 2-6 Sakata-Mirai人行橋RPC配比[29] 26 表 2-7 修正前後的活性粉混凝土剪力預測模型[42] 26 表 3-1 試驗用矽灰之物理及化學分析 50 表 3-2 試驗用矽灰之物理性質 50 表 4-1 RPC試驗配比 79 表 4-2 RPC拌和環境對工作度的影響 79 表 4-3 RPC試體之抗壓強度(MPa) 80 表 4-4 RPC試體之彈性模數(GPa) 80 表 4-5 RPC試體之抗彎強度(MPa) 81 表 4-6 RPC抗彎試體之開裂強度 81 表 4-7 RPC抗彎試體之韌性指數與殘餘強度因子 82 表 4-8 RPC橫向剪斷試驗之剪應力結果(MPa) 82 表 4-9 RPC剪力榫之剪應力結果(MPa) 83 表 4-10 RPC剪力對 正規化之結果 84 表 4-11 常溫23℃養護齡期7天之乾縮結果 85 表 4-12 常溫23℃養護齡期28天之乾縮結果 86 表 4-13 高溫50℃養護齡期7天之乾縮結果 87 表 4-14 高溫50℃養護齡期28天之乾縮結果 88 表 4-15 高溫90℃養護齡期7天之乾縮結果 89 表 4-16 高溫90℃養護齡期28天之乾縮結果 90 表 4-17 RPC在乾室下瞬時潛變與彈性模數之比較 (GPa) 90 表 4-18 RPC養護齡期7天乾室下總潛變結果 91 表 4-19 RPC養護齡期28天乾室下總潛變結果 92 表 4-20 乾燥環境下,OPC與RPC之總潛變比較[27] 92 表 4-21 RPC在不同養護條件下之擴散係數 93 表 4-22 普通混凝土在不同水膠比及不同卜作嵐添加下之擴散係數[47~51] 93 表 4-23 RPC與OPC配比代入擴散方程式之相關參數 94 表 4-24 RPC與OPC於鹽害環境中保護層厚度及設計年限之比較 94 表 4-25 RPC試體不同養護條件對不同碳化時間之中性化深度(mm) 94 表 4-26 養護28天之各種混凝土之中性化深度(mm) 95 表 5-1 斷面性質計算結果 132 表 5-2 強塑劑量調整之RPC試驗配比(kgf/cm3) 132 表 5-3 靜載重造成之剪力與彎矩結果 133 表 5-4 HS20-44標準貨車載重造成之彎矩 134 表 5-5 HS20-44車道載重造成之彎矩 135 表 5-6 考慮超載及衝擊載重後HS20-44車道載重造成之彎矩 136 表 5-7 RPC橋梁之預力摩擦損失計算結果表 136 表 5-8 RPC橋梁初始預力計算結果 137 表 5-9 RPC橋梁鋼腱鬆弛造成預力損失計算結果 137 表 5-10 RPC橋梁有效預力計算結果 137 表 5-11 以OPC參數代入本橋梁之初始預力試算結果 138 表 5-12 以OPC參數代入本橋梁之鋼腱鬆弛造成預力損失計算結果 138 表 5-13 以OPC參數代入本橋梁之有效預力計算結果 138 表 5-14 RPC與OPC由彈性模數、乾縮和潛變所造成之預力損失 139 表 5-15 施拉預力階段梁頂應力計算結果 140 表 5-16 施拉預力階段梁底應力計算結果 141 表 5-17 工作使用階段梁頂應力計算結果 142 表 5-18 工作使用階段梁底應力計算結果 143 表 5-19 剪力檢核之需求結果 144 表 5-20 剪力容量預測模型結果 144 表 5-21 第一階段實驗加載所造成彎矩 145 表 5-22 第一階段試驗加載梁頂應力計算結果 146 表 5-23 第一階段試驗加載梁底應力計算結果 147 表 5-24 第二階段實驗加載所造成彎矩 148 表 5-25 第二階段試驗加載梁頂應力計算結果 149 表 5-26 第二階段試驗加載梁底應力計算結果 150 表 5-27 第三階段試驗加載所造成之彎矩 151 表 5-28 OPC與RPC試設計之差異 151 表 5-29 同等效益下OPC、RPC與鋼材斷面尺寸比較 152 圖目錄 圖 1-1 研究流程圖 3 圖 2-1 相同斷面鋼材、鋁合金及鋼筋加勁RPC淺梁抗彎歷程比較[9] 27 圖 2-2 纖維拉拔試驗的荷載與位移曲線 27 圖 2-3 纖維拉拔試驗的荷載與位移曲線 28 圖 2-4 纖維拉拔試驗的荷載與位移曲線 28 圖 2-5 粒料體積比與水灰比對乾縮之影響 29 圖 2-6 Bourg-lès-Valence之現況及斷面尺寸圖[28] 29 圖 2-7 Bourg-lès-Valence橋採用的BSI混凝土抗拉性能[28] 30 圖 2-8 Sakata-Mirai人行橋圖[29] 30 圖 2-9 GSE bridge現況與斷面尺寸[30] 31 圖 2-10 砂漿混凝土的裂縫、應變、應變梯度間的關係圖[34] 31 圖 2-11 活性粉混凝土X型中空版梁斷面[35] 32 圖 2-12 活性粉混凝土I型梁斷面[36] 32 圖 2-13 實際與等效矩形應力分佈圖[37] 33 圖 2-14 鋼纖維鋼筋混凝土斷面應力應變圖(Henager and Doherty 1976)[38] 33 圖 2-15 鋼纖維鋼筋混凝土斷面應力應變圖(ACI 544)[40] 33 圖 2-16 RPC剪力破壞試驗裂縫趨勢[8] 34 圖 2-17 RPC剪力計算模型[8] 34 圖 3-1 RPC試體養護流程圖 51 圖 3-2 彈性模數試驗架設 51 圖 3-3 韌性指數定義圖 52 圖 3-4 橫向剪斷性能試驗架設圖 52 圖 3-5 剪力榫設計尺寸圖 53 圖 3-6 剪力榫試驗架設圖 53 圖 3-7 潛變定壓架之組成架設圖 54 圖 3-8 碳化深度之決定 54 圖 4-1 不同溫濕度下新拌RPC貫入阻抗之歷時曲線圖 96 圖 4-2 抗彎強度在不同養護條件下之比較 96 圖 4-3 不同齡期常溫養護下抗彎歷程之比較 97 圖 4-4 不同齡期50℃養護下抗彎歷程之比較 97 圖 4-5 不同齡期90℃養護下抗壓歷程之比較 98 圖 4-6 7天齡期下不同養護溫度抗彎歷程之比較 98 圖 4-7 28天齡期下不同養護溫度抗彎歷程之比較 99 圖 4-8 90天齡期下不同養護溫度抗彎歷程之比較 99 圖 4-9 齡期7天高溫90℃養護下之乾縮結果 100 圖 4-10 齡期7天高溫50℃養護下之乾縮結果 100 圖 4-11 齡期7天常溫23℃養護下之乾縮結果 101 圖 4-12 齡期28天高溫90℃養護下之乾縮結果 101 圖 4-13 齡期28天高溫50℃養護下之乾縮結果 102 圖 4-14 齡期28天常溫23℃養護下之乾縮結果 102 圖 4-15 齡期7天不同溫度養護下之乾縮結果 103 圖 4-16 齡期28天不同溫度養護下之乾縮結果 103 圖 4-17 養護14天一般混凝土之乾縮結果[52] 104 圖 4-18 養護20天一般混凝土之乾縮結果[52] 104 圖 4-19 不同養護溫度下齡期7天之總潛變比較 105 圖 4-20 不同養護溫度下齡期28天之總潛變比較 105 圖 4-21 RPC中性化試驗後噴灑酚酞之剖面與端面情況 106 圖 5-1 本研究之橋梁設計與檢核流程圖 153 圖 5-2 RPC預鑄節塊預力箱型橋梁縮尺整體側視圖 154 圖 5-3 RPC預鑄節塊預力箱型橋梁縮尺整體俯視圖 154 圖 5-4 橋梁上部結構之斷面圖 154 圖 5-5 SAP2000分析模型 155 圖 5-6 隔梁尺寸圖 155 圖 5-7 模型節點分佈圖 155 圖 5-8 靜載重分佈圖 155 圖 5-9 HS20-44標準貨車載重 156 圖 5-10 HS20-44標準貨車產生最大彎矩之車輪位置 156 圖 5-11 HS20-44之車道載重 157 圖 5-12 HS20-44之車道載重作用位置 157 圖 5-13 預力系統配置圖 157 圖 5-14 RPC梁抗壓歷程模擬與彎矩容量和剪力容量之比較 158 圖 5-15 實驗加載示意圖 159 圖 5-16 橋梁模擬加載歷程模擬 159 圖 5-17 現地拌和RPC之流程 160 圖 5-18 橋梁節塊澆置養護流程圖 161 圖 5-19 同等效益下OPC、RPC與鋼材斷面尺寸之比較 162 照片目錄 照片 3-1 小型單軸拌和機 55 照片 3-2 中型單軸拌和機 55 照片 3-3 MTS萬能材料實驗機 56 照片 3-4 圓柱試體斷面研磨機 56 照片 3-5 自動電位滴定儀 57 照片 3-6 振動台 57 照片 3-7 切割機 58 照片 3-8 恆溫恆濕濕室 58 照片 3-9 電阻式變位計 59 照片 3-10 TDS-302 Data Logger 59 照片 3-11 貯鹽試驗試體 60 照片 3-12 加速碳化試驗之試體 60 照片 3-13 中性化加速裝置 61 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 以活性粉混凝土應用於橋梁工程上部結構之評估研究 | zh_TW |
dc.title | Feasibility Study of Reactive Powder Concrete Applied in Superstructure of Bridges | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 104-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 廖文正,鄭瑞濱 | |
dc.subject.keyword | 活性粉混凝土,高強度,高耐久性,預力,橋梁上部結構, | zh_TW |
dc.subject.keyword | Reactive powder concrete,prestressed concrete,superstructure of bridge, | en |
dc.relation.page | 172 | |
dc.identifier.doi | 10.6342/NTU201602396 | |
dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | |
dc.date.accepted | 2016-08-13 | |
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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