TWI717625B - 鋼碴膠結材的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明有關於一種鋼碴膠結材的製造方法，其包括(a)準備一氧化碴粉末或一還原碴粉末；以及(b)於常溫下，將重量百分比0-70wt%氧化碴粉末或還原碴粉末，與剩餘重量百分比之水泥熟料或/及電廠飛灰混合，以製得鋼碴膠結材；藉此，本案利用工業廢棄物製成符合水泥凝結時間、抗壓強度與乾縮率要求的鋼碴膠結材，達到低成本、資源回收再利用之目的。

Description

鋼碴膠結材的製造方法
本發明係有關於一種鋼碴膠結材的製造方法，尤其係指一種利用工業廢棄物中氧化碴粉末、還原碴粉末、電廠飛灰製成鋼碴膠結材的方法，其可於常溫環境下利用乾拌混合而得，無須經過高溫燒製，亦無須於混合過程中加入水分，並可達到符合水泥凝結時間、抗壓強度與乾縮率的要求。
按，隨著我國鋼鐵業蓬勃的發展，產品等級已逐步提昇，產量也逐年地增長，然而於煉鋼過程中亦伴隨大量副產品一爐渣的產生。早期爐渣被視為無價值的廢棄物，但基於數量出現快速擴展，目前已然為世界各個生產鋼鐵國家的研究重點項目。國內電弧爐煉鋼渣年產量可達100萬噸，目前大多作為填土及道路基層舖設材料，經濟價值不高。由於此種煉鋼殘渣與水泥、水淬爐石粉成份類似，在日本、大陸等主要煉鋼國家將此爐渣作為鋼渣水泥及營建裝修等原料，除增加其使用價值外，其目的亦希望能解決廢棄物日益增多的處理問題。
舉例而言，中國專利公開第CN102503204A號，即揭示「一種鋼渣制公路材料」，主要含有作為煉鋼固廢鋼渣的細鋼渣、礦渣 粉和石料或者粗鋼渣 其特徵在於利用鋼渣在遇水時產生氫氧化鈣的特徵，激發粒化高爐礦渣粉產生凝膠作用，使混合料膠結固化，礦渣粉混合細鋼渣則作為穩定劑，且細鋼渣同時可以作為細骨料，提高公路基層的耐久性和抗壓性，藉此能達到利用煉鐵煉鋼伴生資源取代現有技術採用石灰和水泥作為公路基層材；然而，上述材料需加入水並添加煉鋼廢細鋼渣、礦渣粉、再加入石料或粗鋼渣按一定比例均勻拌合才能得到混合材，不僅製備過程複雜且成本較高。
中華民國專利公開第201808855號係揭示一種「膠結材、砂漿固化物的製造方法及藉由其所形成的砂漿固化物」，所述製造方法包括：先提供煉鋼爐渣，再將所述煉鋼爐渣浸泡在水中，以使水形成鹼性溶液；接續，將所述鹼性溶液與所述煉鋼爐渣分離，並在所述鹼性溶液中加入玻璃粉末攪拌均勻，以形成膠結溶液；最後固化所述膠結溶液，以形成膠結材；顯然，此製造方法亦須加入水或其他溶液混拌，並且添加玻璃粉末才得以完成，因此製造過程較為繁瑣。
根據文獻資料顯示，平均生產1噸生鐵約產生300公斤的高爐石，而轉爐與電弧爐煉鋼，平均生產1噸粗鋼約產生130公斤之轉爐碴或100~200公斤之電弧爐碴。由經濟部之統計資料顯示，國內電弧爐煉鋼渣年產量為100萬噸(含碳鋼及不銹鋼渣)，無論氧化渣或還原渣皆以殘鐵或氧化鐵、氧化鈣、二氧化矽、三氧化二鋁、氧化鎂及氧化錳為主成分，經過分析得知電弧爐煉鋼時所產生之氧化渣和還原渣其化學性質與水泥、高爐石粉相近，具有類似卜作嵐材料的性質，故如何將上述工業廢料作為混凝土的膠結材料使用，仍為相關領域研發之重點。
另，台灣營建業每年大約使用2千萬噸的水泥，大陸地區更是高達8億噸，然而因製造水泥的過程中，高溫的窯燒會排放相當 大量的二氧化碳，故為保護環境的措施下，減少窯燒、製作水泥的替代品亦為刻不容緩的事。
本發明主要目的為提供一種鋼碴膠結材的製造方法，其係指一種利用工業廢棄物中氧化碴粉末、還原碴粉末、電廠飛灰製成鋼碴膠結材的方法，其可於常溫環境下利用乾拌方式混合而得，無須經過高溫燒製，亦無須於混合過程中加入水分，並可達到符合水泥凝結時間、抗壓強度與乾縮率的要求。
為了達到上述實施目的，本發明一種鋼碴膠結材的製造方法，其包括下列步驟：(a)準備一氧化碴粉末或一還原碴粉末；以及(b)於常溫下且不含水的條件下，將重量百分比0-70wt%氧化碴粉末或還原碴粉末，與剩餘重量百分比之水泥熟料或/及電廠飛灰混合，以製得鋼碴膠結材；較佳而言，步驟(b)係將重量百分比30-60wt%氧化碴粉末、20-70wt%水泥熟料混合，與剩餘重量百分比之電廠飛灰混合，以製得氧化鋼碴膠結材。
於本發明之一實施例中，氧化碴粉末或還原碴粉末係由下列步驟製備而得：(i)進行一磁選、破碎與過篩程序至少一次；以及(ii)進行一研磨與過篩程序，以製得氧化碴粉末或還原碴粉末。
於本發明之一實施例中，步驟(b)係將重量百分比30-60wt%還原碴粉末、20-70wt%水泥熟料混合，與剩餘重量百分比之電廠飛灰混合，以製得還原鋼碴膠結材。
於本發明之一實施例中，氧化碴粉末係至少包括化合物CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、MnO、CaCO3與元素C、O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Mn、Ti、Na。
於本發明之一實施例中，還原碴粉末係至少包括化合物CaO、 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaCO3、MgO、SnO、Sb2O3、MnO與元素C、O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Mn、Sn、Sb。
於本發明之一實施例中，水泥熟料係至少包括化合物SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O與元素Ca、Si、Al、Fe、Mg。
於本發明之一實施例中，電廠飛灰係至少包括化合物SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O與元素C、O、Si、Al、Fe、Ca、K、Mg、Na。
於本發明之一實施例中，鋼碴膠結材係進一步以水膠比0.2-0.3，製得一水泥漿。
藉此，本案利用工業廢棄物中的氧化碴粉末、還原碴粉末、電廠飛灰等所製成的鋼碴膠結材，在經過測試後確實能符合水泥凝結時間、抗壓強度與乾縮率的要求；整體而言，本案製造方法可降低製作鋼碴膠結材或水泥等所耗費的成本，亦可達到資源回收再利用之目的。
第一圖：本發明其較佳實施例之步驟流程圖。
第二圖：本發明其較佳實施例中氧化碴粉末或還原碴粉末之製備流程圖。
第三圖：水泥熟料之X光繞射分析(XRD)圖及掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖。
第四圖：電廠飛灰之X光繞射分析(XRD)圖及掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖。
第五圖：氧化碴(海光)之X光繞射分析(XRD)圖及掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖。
第六圖：氧化碴(龍慶)之X光繞射分析(XRD)圖及掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖。
第七圖：還原碴(海光)之X光繞射分析(XRD)圖及掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖。
第八圖：還原碴(龍慶)之X光繞射分析(XRD)圖及掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖。
第九圖：不同水膠比之氧化碴膠結材摻配量與凝結時間之分析圖。
第十圖：不同水膠比之還原碴膠結材摻配量與凝結時間之分析圖。
第十一圖：不同水膠比之氧化碴膠結材摻配量與抗壓強度之分析圖。
第十二圖：不同水膠比之還原碴膠結材摻配量與抗壓強度之分析圖。
第十三圖：水膠比0.2之氧化碴膠結材摻配量與乾縮率之分析圖。
第十四圖：水膠比0.25之氧化碴膠結材摻配量與乾縮率之分析圖。
第十五圖：水膠比0.3之氧化碴膠結材摻配量與乾縮率之分析圖。
第十六圖：水膠比0.2之還原碴膠結材摻配量與乾縮率之分析圖。
第十七圖：水膠比0.25之還原碴膠結材摻配量與乾縮率之分析圖。
第十八圖：水膠比0.3之還原碴膠結材摻配量與乾縮率之分析圖。
第十九圖：不同氧化碴膠結材C40-F30-O30之掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖(一)；
第二十圖：不同氧化碴膠結材之掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖(二)
第二十一圖：不同氧化碴膠結材與還原碴膠結材之掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖(三)；
第二十二圖：不同還原碴膠結材之掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖(四)；
第二十三圖：不同還原碴膠結材之掃描式電子顯微鏡(SEM)晶相圖(五)。
本發明之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
如第一圖所示，本發明一種鋼碴膠結材的製造方法，其包括下列步驟：(a)準備一氧化碴粉末或一還原碴粉末；以及(b)於常溫下，將重量百分比0-70wt%氧化碴粉末或還原碴粉末，與剩餘重量百分比之水泥熟料或/及電廠飛灰混合，以製得鋼碴膠結材；較佳而言，係將重量百分比30-60wt%氧化碴粉末或還原碴粉末、20-70wt%水泥熟料混合，與剩餘重量百分比之電廠飛灰混合，以分別製得氧化鋼碴膠結材或還原鋼碴膠結材。
所述氧化碴粉末或還原碴粉末可例如由下列步驟製備而得：(i)進行一磁選、破碎與過篩程序至少一次；以及(ii)進行一研磨與過篩(200#)程序，以製得氧化碴粉末或還原碴粉末，詳細如第二圖所示。
此外，藉由下述具體實施例，可進一步證明本發明可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍。
實施例一：製備鋼碴膠結材
鋼碴膠結材在此係採用海光鋼鐵和龍慶鋼鐵的氧化碴和還原碴調配，由於海光鋼鐵和龍慶鋼鐵氧化碴和還原碴料源成份相當類似，因此實施例使用之氧化碴粉就是採用海光氧化碴50%(wt)和龍慶氧化碴50%(wt)所調配的混合料來進行試驗，同理還原碴粉也是採用海光還原碴50%(wt)和龍慶還原碴50%(wt)所調配的混合料來製作。
將氧化碴粉(代號O)與還原碴粉(代號R)分別再和水泥熟料(代號C)、F級火力電廠飛灰(代號F)依不同重量百分比於室溫環境下混合，混合過程無須添加水，待混合均勻後，形成氧化碴粉共15組與還原碴粉共15組，如表一所示。
Figure 107127652-A0305-02-0009-1
Figure 107127652-A0305-02-0010-2
上述水泥熟料購自市售台灣水泥，由X光繞射分析(XRD)探討水泥各個相位的組成生成物，結果如第三圖所示，圖中顯示水泥主要結晶形化合物為SiO2、CaO，次要結晶形化合物為Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等，再由X光螢光分析(XRF)探討水泥試樣中各元素含量，其中以Ca、Si、Al、Fe、Mg等元素含量最高，配合XRD分析所得的各種化合物再以重量分析計算其化學成份計量，進而推算水泥各元素的氧化態含量百分比，如表二所示。再以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其晶相變化，如第三圖所示，水泥外觀以針刺狀的C-S-H膠體(如圖中圓框)與六角片狀的氫氧化鈣(如圖中方框)結合。
Figure 107127652-A0305-02-0010-3
Figure 107127652-A0305-02-0011-4
上述電廠飛灰取至興達火力電廠，由X光繞射分析(XRD)探討電廠飛灰各個相位的組成生成物，結果如第四圖所示，圖中顯示電廠飛灰主要結晶形化合物為SiO2，次要結晶形化合物為Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等，再由X光螢光分析(XRF)探討電廠飛灰試樣中各元素含量，其中以C、O、Si、Al、Fe、Ca、K、Mg、Na等元素含量最高，配合XRD分析所得的各種化合物再以重量分析計算其化學成份計量，進而推算電廠飛灰各元素的氧化態含量百分比，如表二所示。再以掃描式電子顯微(SEM)觀察電廠飛灰晶相變化，如第四圖所示，電廠飛灰外觀均以大小不等球狀結構交錯組合，其球狀顆粒的粒徑較大，中間分佈著大小不等孔隙(如圖中方框)。
將取自海光鋼鐵公司的氧化碴利用X光繞射分析(XRD)探討各個相位的組成生成物，結果如第五圖所示，圖中顯示海光鋼鐵的氧化碴主要結晶形化合物為CaO、SiO2，次要結晶形化合物為Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、MnO、CaCO3等，再由X光螢光分析(XRF)探討海光鋼鐵的氧化碴試樣中各元素含量，其中以C、O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Mn、Ti等元素含量最高，配合XRD分析所得的各種化合物再以重量分析計算其化學成份計量，得知進而推算其各元素的氧化態含量百分比，如表二所示。再以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其晶相變化，如第五圖所示，海光鋼鐵的氧化碴由粒徑大小不等片狀、針狀、角粒狀、針刺狀C-S-H膠體(如圖中圓 框)推疊而成，並存在許多大小不等的孔隙。
將取自龍慶鋼鐵公司的氧化碴利用X光繞射分析(XRD)探討各個相位的組成生成物，結果如第六圖所示，圖中顯示慶鋼鐵的氧化碴主要結晶形化合物為CaO、SiO2、Fe2O3，次要結晶形化合物為Al2O3、MgO、CaCO3、Na2O、MnO等，再由X光螢光分析(XRF)探討龍慶鋼鐵的氧化碴試樣中各元素含量，其中以C、O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、Mn等元素含量最高，配合XRD分析所得的各種化合物再以重量分析計算其化學成份計量，得知進而推算其各元素的氧化態含量百分比，如表二所示。再以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其晶相變化，如第六圖所示，龍慶鋼鐵的氧化碴由粒徑大小不等片狀、針狀、角粒狀、針刺狀C-S-H膠體(如圖中圓框)推疊而成，並存在許多大小不等的孔隙。
將取自海光鋼鐵公司的還原碴利用X光繞射分析(XRD)探討各個相位的組成生成物，結果如第七圖所示，圖中顯示海光鋼鐵的還原碴主要結晶形化合物為CaO、SiO2，次要結晶形化合物為Al2O3、Fe2O3、CaCO3、MgO、SnO、Sb2O3、MnO等，再由X光螢光分析(XRF)探討海光鋼鐵的還原碴試樣中各元素含量，其中以C、O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Mn、Sn、Sb等元素含量最高，配合XRD分析所得的各種化合物再以重量分析計算其化學成份計量，得知進而推算海光鋼鐵的還原碴各元素的氧化態含量百分比，如表二所示。再以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其晶相變化，如第七圖所示，海光鋼鐵的還原碴由粒徑大小不等片狀、針狀、角粒狀、針刺狀C-S-H膠體(如圖中圓框)推疊而成，並存在許多大小不等的孔隙。
將取自龍慶鋼鐵公司的還原碴利用X光繞射分析(XRD)瞭解龍慶鋼鐵的還原碴各個相位的組成生成物，結果如第八圖所示， 圖中顯示慶鋼鐵的還原碴主要結晶形化合物為CaO、SiO2，次要結晶形化合物Al2O3、Fe2O3、CaCO3、MgO、SnO、Sb2O3等，再由X光螢光分析(XRE)探討電廠飛灰試樣中各元素含量，其中以C、O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Sn、Sb等元素含量最高，配合XRD分析所得的各種化合物再以重量分析計算其化學成份計量，得知進而推算其各元素的氧化態含量百分比，如表二所示。再以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察其晶相變化，如第八圖所示龍慶鋼鐵的還原碴由粒徑大小不等片狀、針狀、角粒狀、針刺狀C-S-H膠體(如圖中圓框)推疊而成，並存在許多大小不等的孔隙。
另，氧化碴和還原碴樣品依「有害事業廢棄物認定標準」中之「溶出毒性事業廢棄物」分析方法對其重金屬作有害特性判定(U.S.EPA,1992)，所使用之毒性特性溶出程序(Toxicity Characteristic Leaching Procedure，TCLP)的實驗方法係參考環保署檢驗所NIEA R201.12C之方法，溶出毒性大小之判定則依據行政院環保署公告之溶出毒性事業廢棄物之溶出標準。根據溶出結果得知各項重金屬檢測值遠低於管制標準，應無重金屬汙染之問題，且可歸屬於一般事業廢棄物。後續將利用上述30組具有不同比例氧化碴粉末或還原碴粉末之樣品進行各項試驗。
實施例二：檢測凝結時間
膠結材在加水之後開始產生水化作用，由於水化過程產生C-S-H膠體並獲得強度，使內部結構更為緻密，而氧化查和還原碴在凝結時為液態與固態之間的轉換，利用氧化碴和還原碴之活性並產生水化反應，而凝結時間也是評估工作性的重要指標之一。
為了分析不同膠結材漿體之摻配量對於凝結時間的影響，依據ASTM C191水泥凝結時間試驗進行量測，依表一之配比與水膠比為0.2、0.25和0.30，分別製作錐型膠結材漿體，並以費開氏針 來量測膠結材漿體之初凝、終凝時間。判別標準為以費開氏針從純漿試體表面貫入深度判別，於費開氏試驗儀支架上配有刻度尺，旁有費開氏針固定鎖，將費開氏針接觸至漿體表面時，將其固定鎖鬆開後，再依刻度尺紀錄於不同時間之下沉高度。開始下沉時間為30秒並且下沉高度為25mm含以下，其時間將判斷為初凝時間，而終凝時間則為無法於漿體面產生下沉高度，測試結果請參閱第九圖和第十圖。
(1)氧化碴膠結材水膠比W/B=0.2、W/B=0.25、W/B=0.3
以費開氏針測定水硬性水泥凝結時間試驗，水泥初凝時間為1.5至3小時，終凝時間為3至6小時。詳細而言，如第九圖所示，當水膠比W/B=0.2時，C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30其凝結時間初凝分別為2分鐘、終凝分別為11分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為2分鐘、終凝為3分鐘相當接近；C10F50O40、C20F40O40、C30F30O40其凝結時間初凝分別為1、22、27分鐘、終凝為33、86、94分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為2分鐘、終凝為3分鐘差距較大；C00F50O50、C10F40O50、C20F30O50其凝結時間初凝分別為25、1、105分鐘、終凝分別為46、22、155分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為2分鐘、終凝為3分鐘差距較大；再以C70O30、C60O40、C50O50、C40O60、C00O100、C100O00配比而言，其凝結時間初凝分別為1、1、55、78、369、2分鐘、終凝分別為3、3、78、100、448、3分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為2分鐘、終凝為3分鐘差距更大。由此可知，氧化碴膠結材的凝結時間隨氧化碴摻配量增加而增加，趨勢相當明顯，當水膠比W/B=0.20時以C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30、C70O30、C60O40等配比符合水泥凝結時間要求為較佳。
當水膠比W/B=0.25時，C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30其凝結時間初凝分別為115、103、135分鐘、終凝分別為124、139、143分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為8分鐘、終凝為90分鐘相當接近；C10F50O40、C20F40O40、C30F30O40其凝結時間初凝分別為84、183、139分鐘、終凝為115、197、211分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為8分鐘、終凝為90分鐘差距較大；C00F50O50、C10F40O50、C20F30O50其凝結時間初凝分別為169、131、402分鐘、終凝分別為485、300、420分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為8分鐘、終凝為90分鐘差距更大；再以C70O30、C60O40、C50O50、C40O60、C00O100、C100O00其凝結時間初凝分別為56、86、136、165、1084、56分鐘、終凝分別為90、136、151、189、1445、77分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為8分鐘、終凝為90分鐘差距更大。由此可知，氧化碴膠結材的凝結時間隨氧化碴摻配量增加而增加，趨勢相當明顯，若單純以氧化碴其凝結時間更久，可能需耗費1整天的時間，在這15組配比中以C70O30、C60O40、C50O50、C40O60配比凝結時間較接近參照值純水泥配比C100O00。因此，當水膠比W/B=0.25時，以C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30、C10F50O40、C70O30、C60O40、C50O50、C40O60等配比符合水泥凝結時間要求為較佳。
當水膠比W/B=0.3時，C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30其凝結時間初凝分別為125、169、134分鐘、終凝分別為212、218、189分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為125分鐘、終凝為170分鐘相當接近；C10F50O40、C20F40O40、C30F30O40其凝結時間初凝分別為187、208、117分鐘、終凝為231、232、258分鐘，以參考值純水泥配比C100O00初凝為125分鐘、終凝為170分 鐘相當接近；C00F50O50、C10F40O50、C20F30O50其凝結時間初凝分別為362、111、105分鐘、終凝分別為373、124、127分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為125分鐘、終凝為170分鐘差距較大；再以C70O30、C60O40、C50O50、C40O60、C00O100、C100O00配比而言，其凝結時間初凝分別為75、83、90、152、1232、75分鐘、終凝分別為93、95、110、164、1632、93分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為125分鐘、終凝為170分鐘相當接近。由此可知，氧化碴膠結材的凝結時間隨氧化碴摻配量增加而增加，趨勢相當明顯，其中以C70O30、C60O40、C50O50、C40O60配比凝結時間較接近參照值純水泥配比C100O00。因此，當水膠比W/B=0.30時，以C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30、C10F50O40、C20F40O40、C30F30O40、C10F40O50、C20F30O50、C70O30、C60O40、C50O50、C40O60等配比符合水泥凝結時間要求為較佳。
(2)還原碴膠結材水膠比W/B=0.2、W/B=0.25、W/B=0.3
以費開氏針測定水硬性水泥凝結時間試驗，水泥初凝時間為1.5至3小時，終凝時間為3至6小時。詳細而言，如第十圖所示，當水膠比W/B=0.2時，C20F50R30、C30F40R30、C40F30R30其凝結時間初凝分別為3、3、3分鐘、終凝分別為12、9、6分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為2分鐘、終凝為3分鐘相當接近；C10F50R40、C20F40R40、C30F30R40其凝結時間初凝分別為3、3、3分鐘、終凝為15、60、7分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為2分鐘、終凝為3分鐘相當接近；C00F50R50、C10F40R50、C20F30R50其凝結時間初凝分別為6、10、4分鐘、終凝分別為11、25、7分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為2分鐘、終凝為3分鐘相當接近；再以C70R30、C60R40、C50R50、C40R60、 C00R100、C100R00配比而言，其凝結時間初凝分別為130、2、4、11、10、2分鐘、終凝分別為180、5、6、46、220、3分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為2分鐘、終凝為3分鐘，C70R30、C00R100配比凝結時間差距較大，其餘C60R40、C50R50、C40R60配比凝結時間較接近參照值純水泥配比C100O00，趨勢相當明顯。由此可知，當水膠比W/B=0.20時以C20F50R30、C30F40R30、C40F30R30、C10F50R40、C20F40R40、C30F30R40、C00F50R50、C10F40R50、C20F30R50、C60R40、C50R50、C40R60等配比符合水泥凝結時間要求為較佳。
當水膠比W/B=0.25時，C20F50R30、C30F40R30、C40F30R30其凝結時間初凝分別為5、7、4分鐘、終凝分別為32、51、16分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為8分鐘、終凝為90分鐘相當接近；C10F50R40、C20F40R40、C30F30R40其凝結時間初凝分別為6、4、4分鐘、終凝為56、50、18分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為8分鐘、終凝為90分鐘差距較大；C00F50R50、C10F40R50、C20F30R50其凝結時間初凝分別為6、4、4分鐘、終凝分別為56、50、18分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為8分鐘、終凝為90分鐘差距較大；再以C70R30、C60R40、C50R50、C40R60、C00R100、C100R00配比而言，其凝結時間初凝分別為60、180、160、107、90、8分鐘、終凝分別為116、240、190、127、252、90分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為8分鐘、終凝為90分鐘差距較大。由此可知，還原碴膠結材的凝結時間隨還原碴摻配量增加而增加，趨勢相當明顯，其中以C70R30、C60R40、C50R50、C40R60配比凝結時間較接近參照值純水泥配比C100R00。因此，當水膠比W/B=0.25時以C70R30、C60R40、C50R50、C40R60等配比符合水泥凝結時間要求為較佳。
當水膠比W/B=0.3時，C20F50R30、C30F40R30、C40F30R30其凝結時間初凝分別為196、153、180分鐘、終凝分別為300、214、213分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為125分鐘、終凝為170分鐘差距較大；C10F50R40、C20F40R40、C30F30R40其凝結時間初凝分別為565、433、371分鐘、終凝為680、570、540分鐘，以參照值純水泥配比C100O00初凝為125分鐘、終凝為170分鐘差距更大；以C00F50R50、C10F40R50、C20F30R50其凝結時間初凝分別為540、479、513分鐘、終凝分別為656、587、624分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為125分鐘、終凝為170分鐘差距更大；再以C70R30、C60R40、C50R50、C40R60、C00R100、C100R00配比而言，其凝結時間初凝分別為180、196、200、170、1、125分鐘、終凝分別為240、240、250、256、14、170分鐘，以參照值純水泥配比C100R00初凝為125分鐘、終凝為170分鐘相當接近。由此可知，還原碴膠結材的凝結時間隨還原碴摻配量增加而增加，趨勢相當明顯。由此可知，C70R30、C60R40、C50R50、C40R60配比凝結時間較接近參照值純水泥配比C100R00。因此，當水膠比W/B=0.30時以C20F50R30、C30F40R30、C40F30R30、C70R30、C60R40、C50R50、C40R60等配比符合水泥凝結時間要求為較佳。
另，根據上述分析結果比較氧化碴膠結材和還原碴膠結材的凝結時間，當水膠比W/B=0.2時，C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30其凝結時間初凝分別為2分鐘、終凝分別為11分鐘；C20F50R30、C30F40R30、C40F30R30其凝結時間初凝分別為3、3、3分鐘、終凝分別為12、9、6分鐘，兩者膠結材凝結時間相當接近；其餘配比則大多為以還原碴膠結材凝結時間較短。當水膠比W/B=0.25時，C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30其凝結時間 初凝分別為115、103、135分鐘、終凝分別為124、139、143分鐘；C20F50R30、C30F40R30、C40F30R30其凝結時間初凝分別為5、7、4分鐘、終凝分別為32、51、16分鐘，顯然還原碴膠結材凝結時間較短；其餘配比亦大多為以還原碴膠結材凝結時間較短。當水膠比W/B=0.3時，C20F50O30、C30F40O30、C40F30O30其凝結時間初凝分別為125、169、134分鐘、終凝分別為212、218、189分鐘；C20F50R30、C30F40R30、C40F30R30其凝結時間初凝分別為196、153、180分鐘、終凝分別為300、214、213分鐘，顯然還原碴膠結材凝結時間較長；其餘配比亦大多為以還原碴膠結材凝結時間較長。
實施例三：檢測抗壓強度
抗壓強度係一般混凝土與鹼膠結材的最重要的指標之一，主要是為瞭解試體內部緻密性與孔隙之多寡。將水膠比設定為0.2、0.25和0.30，並製作5cm×5cm×5cm之立方體試體，利用飽和石灰水浸泡，養護7天、28天及56天後進行抗壓試驗，探討養治時間與抗壓強度的關係度，測試結果請參閱第十一圖和第十二圖。
(1)氧化碴膠結材水膠比W/B=0.2、W/B=0.25、W/B=0.3
詳細而言，如第十一圖所示，當水膠比W/B=0.2時，C40F30O30、C30F40O30、C20F50O30其養治7天抗壓強度分別為194.63、243.23、190.24kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為245.61、296.05、243.61kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為250.81、304.35、250.29kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2，抗壓強度相當接近，並且以C40F30O30配比之抗壓強度最高。C30F30O40、C20F40O40、C10F50O40其養治7天抗壓強度分別為215.67、157.55、53.28kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為257.04、216.15、92.49 kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為297.69、223.35、103.48kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2抗壓強度相差較大；C20F30O50、C10F40O50、C00F50O50其養治7天抗壓強度分別為147.33、45.50、4.46kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為204.63、87.88、5.33kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為225.91、100.56、5.41kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2抗壓強度相差較大。再以C00O100、C40O60、C50O50、C60O40、C70O30、C100O00配比而言，其養治7天抗壓強度分別為1.60、344.69、446.73、416.68、570.51、175.68kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為4.35、349.73、471.68、439.52、539.25、185.95kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為5.91、418.21、448.99、518.83、565.69、343.28kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2抗壓強度除C00O100配比外其餘配比遠超過參照值純水泥配比相差較大。由此可知，氧化碴膠結材的抗壓強度隨氧化碴摻配量增加而下降，趨勢相當明顯。當水膠比W/B=0.20時，以C40F30O30、C30F40O30、C20F50O30、C30F30O40、C20F40O40、C10F50O40、C20F30O50、C40O60、C50O50、C60O40、C70O30等配比符合水泥抗壓強度的要求為較佳。
當水膠比W/B=0.25時，C40F30O30、C30F40O30、C20F50O30其養治7天抗壓強度分別為223.68、183.36、114.31kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為276.84、231.00、189.00kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為296.67、245.53、202.05kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別 為374.19、443.00、480.75kgf/cm2，抗壓強度相差較大，其中仍以C40F30O30配比強度最高；C30F30O40、C20F40O40、C10F50O40其養治7天抗壓強度分別為171.48、116.76、40.97kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為239.67、179.67、101.33kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為244.11、192.99、103.12kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2抗壓強度相差較大；C20F30O50、C10F40O50、C00F50O50其養治7天抗壓強度分別為95.49、13.47、1.73kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為129.33、48.00、2.00kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為152.25、58.91、1.73kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2抗壓強度相差更大；再以C00O100、C40O60、C50O50、C60O40、C70O30、C100O00配比而言，其養治7天抗壓強度分別為2.41、279.32、389.96、471.64、497.57、374.19kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為2.67、318.92、395.99、445.67、525.87、443.00kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為2.80、366.04、425.81、503.51、532.20、480.75kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為374.19、443.00、480.75kgf/cm2抗壓強度相差較大。由此可知，氧化碴膠結材的抗壓強度隨氧化碴摻配量增加而下降，趨勢相當明顯。當水膠比W/B=0.25時，以C50O50、C60O40、C70O30等配比符合水泥抗壓強度的要求為較佳。
當水膠比W/B=0.3時，C40F30O30、C30F40O30、C20F50O30其養治7天抗壓強度分別為220.24、172.20、109.72kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為312.80、240.77、161.97kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為308.28、242.65、181.43kgf/cm2，以參照值純 水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為550.21、608.36、647.99kgf/cm2，抗壓強度相差較大，其中仍以C40F30O30配比強度最高；C30F30O40、C20F40O40、C10F50O40其養治7天抗壓強度分別為178.57、94.20、28.44kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為285.95、178.05、72.48kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為298.76、179.63、81.89kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為550.21、608.36、647.99kgf/cm2，抗壓強度相差較大；C20F30O50、C10F40O50、C00F50O50其養治7天抗壓強度分別為87.24、13.73、1.45kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為134.60、46.772、1.60kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為150.24、52.84、1.60kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為550.21、608.36、647.99kgf/cm2，抗壓強度相差更大；再以C00O100、C40O60、C50O50、C60O40、C70O30、C100O00其養治7天抗壓強度分別為1.60、217.59、191.28、371.71、426.31、550.21kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為1.60、240.75、279.17、402.91、459.59、608.36kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為1.70、264.85、284.49、418.75、514.64、647.99kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為550.21、608.36、647.99kgf/cm2，抗壓強度相差較大。由此可知，氧化碴膠結材的抗壓強度隨氧化碴摻配量增加而下降，趨勢相當明顯。當水膠比W/B=0.30時，以C40O60、C50O50、C60O40、C70O30等配比抗壓強度較接近水泥的要求為較佳。
(2)還原碴膠結材水膠比W/B=0.2、W/B=0.25、W/B=0.3
如第十二圖所示，當水膠比W/B=0.2時，C40F30R30、C30F40R30、C20F50R30其養治7天抗壓強度分別為55.48、45.01、 22.86kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為70.25、70.21、28.25kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為71.17、77.29、42.11kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.952、343.28kgf/cm2，抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；C30F30R40、C20F40R40、C10F50R40其養治7天抗壓強度分別為54.10、34.20、10.41kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為57.33、53.49、24.83kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為63.55、76.66、28.75kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；C20F30R50、C10F40R50、C00F50R50其養治7天抗壓強度分別為31.52、9.68、1.73kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為61.84、25.81、6.02kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為63.69、37.49、7.45kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；C20F30R50、C10F40R50、C00F50R50其養治7天抗壓強度分別為31.52、9.68、1.73kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為61.84、25.81、6.02kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為63.69、37.49、7.45kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；再以C00R100、C40R60、C50R50、C60R40、C70R30、C100R00其養治7天抗壓強度分別為1.77、71.73、106.80、147.18、171.84、175.68kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為7.01、189.24、227.87、254.06、235.73、185.95kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為7.91、265.98、361.34、311.40、330.91、343.28kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養 治7天、28天、56天抗壓強度分別為175.68、185.95、343.28kgf/cm2，抗壓強度除C00R100配比外其餘配比遠超過參照值純水泥配比相差較大。由此可知，還原碴膠結材的抗壓強度隨還原碴摻配量增加而下降，趨勢相當明顯。當水膠比W/B=0.20時，以C40R60、C50R50、C60R40、C70R30等配比符合水泥抗壓強度的要求為較佳。
當水膠比W/B=0.25時，C40F30R30、C30F40R30、C20F50R30其養治7天抗壓強度分別為171.53、147.07、70.16kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為250.63、177.65、76.05kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為280.65、216.97、125.11kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為177.20、374.19、480.75kgf/cm2，抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；C30F30R40、C20F40R40、C10F50R40其養治7天抗壓強度分別為114.03、57.92、17.37kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為195.03、176.07、50.65kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為199.81、121.97、53.01kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為177.20、374.19、480.75kgf/cm2抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；C20F30R50、C10F40R50、C00F50R50其養治7天抗壓強度分別為40.12、14.1、4.41kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為86.93、35.52、10.04kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為130.68、42.05、11.23kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為177.20、374.19、480.75kgf/cm2抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；再以C00R100、C40R60、C50R50、C60R40、C70R30、C100R00其養治7天抗壓強度分別為4.35、193.69、256.75、274.00、458.57、177.20kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為8.75、231.39、301.52、366.12、484.29、374.19kgf/cm2，養 治56天抗壓強度分別為10.92、250.62、330.36、400.13、494.23、480.75kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為177.20、374.19、480.75kgf/cm2抗壓強度相差較大。由此可知，還原碴膠結材的抗壓強度隨還原碴摻配量增加而下降，趨勢相當明顯。當水膠比W/B=0.25時，以C40R60、C50R50、C60R40、C70R30等配比接近水泥抗壓強度的要求為較佳。
當水膠比W/B=0.3時，C40F30R30、C30F40R30、C20F50R30其養治7天抗壓強度分別為181.60、126.04、64.35kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為284.04、183.48、142.56kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為287.65、210.00、148.40kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為550.21、608.36、647.99kgf/cm2，抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；C30F30R40、C20F40R40、C10F50R40其養治7天抗壓強度分別為62.20、74.92、20.16kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為107.16、141.23、62.16kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為199.84、151.19、67.89kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為550.21、608.36、647.99kgf/cm2抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；C20F30R50、C10F40R50、C00F50R50其養治7天抗壓強度分別為58.52、16.13、3.37kgf/cm2，養治28天抗壓強度分別為122.12、46.41、6.20kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為130.84、64.65、13.24kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為550.21、608.36、647.99kgf/cm2抗壓強度相差較大，無法滿足水泥抗壓強度要求；再以C00R100、C40R60、C50R50、C60R40、C70R30、C100R00配比而言，其養治7天抗壓強度分別為2.97、218.87、264.92、396.04、510.97、550.21kgf/cm2，養治28天抗壓 強度分別為5.96、243.11、276.20、447.91、515.71、647.99kgf/cm2，養治56天抗壓強度分別為9.35、270.14、274.28、448.84、541.74、647.99kgf/cm2，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天抗壓強度分別為550.21、608.36、647.99kgf/cm2抗壓強度相差較大。由此可知，還原碴膠結材的抗壓強度隨還原碴摻配量增加而下降，趨勢相當明顯。當水膠比W/B=0.30時，以C40R60、C50R50、C60R40、C70R30等配比接近水泥抗壓強度的要求為較佳。
另，根據上述分析結果比較氧化碴膠結材和還原碴膠結材的抗壓強度，顯然，抗壓強度以氧化碴膠結材較高，分析水膠比對於氧化碴膠結材和還原碴膠結材的抗壓強度之影響，結果顯示，氧化碴膠結材與還原碴膠結材的抗壓強度皆隨水膠比增加而降低。
實施例四：乾縮量檢測
乾縮試驗可用以瞭解氧化碴膠結材和還原碴膠結材之體積穩定性，因此利用數位式比較測長儀來量測無機聚合物脫水時所造成試體乾縮之長度變化量。通常此乾縮量越小越好，以下將針對氧化碴膠結材和還原碴膠結材對於體積穩定性作探討。
依據CNS 14603之試驗步驟，進行長度變化試驗，水膠比設定為0.2、0.25和0.30，將膠結材漿體，並灌入試體尺寸285mm×25mm×25mm之長方型柱模具中，於固化階段將試體進行拆模，並於拆模後量測試體長度之初始值。往後則以3天、7天及28天齡期量測各齡期之乾縮長度變化量，施測前須以標準桿於儀器上相同位置，以校核比較測長儀之歸零，其主要用於量測由膠結材漿體棒試體之長度變化量，其計算試體長度變化公式如下：△LX=[(L2-L1)/G]×100
其中，△LX：試體於齡期量測之長度變化(%)，L1：試體初始長度之讀數，減去同一時間之參考桿長度數據值(mm)，L2：試 體於齡期量測之相對長度之讀數，減去相同齡期之標準桿之讀數(mm)，G：標稱之有效標距250mm。
(1)氧化碴膠結材水膠比W/B=0.2
請參閱第十三圖，C40F30O30、C30F40O30、C20F50O30其養治7天乾縮率分別為0.057%、0.032%、0.24%，養治28天乾縮率分別為0.057%、0.047%、0.301%，養治56天乾縮率分別為0.319%、0.100%、0.351%，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天乾縮率分別為0.049%、0.158%、0.161%，乾縮率相當接近，其中以C20F50O30配比乾縮率較高；C30F30O40、C20F40O40、C10F50O40其養治7天乾縮率分別為0.004%、0.001%、0.035%，養治28天乾縮率分別為0.021%、0.011%、0.046%，養治56天乾縮率分別為0.105%、0.060%、0.084%，以參照值純水泥配比C100O00作比較，其乾縮率相當接近；C20F30O50、C10F40O50、C00F50O50其養治7天乾縮率分別為0.007%、0.011%、-0.05%，養治28天乾縮率分別為0.053%、0.022%、-0.100%，養治56天乾縮率分別為0.172%、0.029%、-0.139%，以參照值純水泥配比C100O00作比較，其乾縮率相當接近；再以C00O100、C40O60、C50O50、C60O40、C70O30、C100O00配比而言，其養治7天乾縮率分別為0.082%、0.242%、-0.007%、-0.004%、0.021%、0.049%，養治28天乾縮率分別為0.097%、0.376%、-0.014%、-0.018%、0.035%、0.158%，養治56天乾縮率分別為0.115%、0.376%、-0.025%、-0.039%、0.091%、0.161%，以參照值純水泥配比C100O00作比較，除C00O100配比外，其餘配比乾縮率相當接近參照值純水泥配比。由此可知，氧化碴膠結材的乾縮率隨氧化碴摻配量增加而增加，但是增加趨勢不明顯。當水膠比W/B=0.20時，以C40F30O30、C30F40O30、C30F30O40、C20F40O40、 C10F50O40、C20F30O50、C40O60、C50O50、C60O40、C70O30等配比符合水泥乾縮率的要求為較佳。
(2)氧化碴膠結材水膠比W/B=0.25
請參閱第十四圖，C40F30O30、C30F40O30、C20F50O30其養治7天乾縮率分別為0.018%、0.014%、0.118%，養治28天乾縮率分別為0.032%、0.038%、0.132%，養治56天乾縮率分別為0.070%、0.049%、0.150%，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天乾縮率分別為-0.007%、-0.011%、-0.018%，乾縮率相當接近，其中以C20F50O30配比乾縮率較高；C30F30O40、C20F40O40、C10F50O40其養治7天乾縮率分別為0.021%、0.090%、0.011%，養治28天乾縮率分別為0.089%、0.273%、0.039%，養治56天乾縮率分別為0.093%、0.335%、0.235%，以參照值純水泥配比C100O00作比較，乾縮率相當接近，其中以C20F40O40配比乾縮率較高；C20F30O50、C10F40O50、C00F50O50其養治7天乾縮率分別為0.109%、0.378%、0.144%，養治28天乾縮率分別為0.148%、0.443%、0.395%，養治56天乾縮率分別為0.176%、0.500%、0.625%，以參照值純水泥配比C100O00作比較，三個配比乾縮率相當高遠超過參照值；再以C00O100、C40O60、C50O50、C60O40、C70O30、C100O00配比而言，其養治7天乾縮率分別為0.148%、0.206%、0.001%、0.079%、-0.154%、-0.007%，養治28天乾縮率分別為0.219%、0.282%、-0.004%、0.036%、-0.154%、-0.011%，養治56天乾縮率分別為0.317%、0.340%、-0.079%、0.068%、-0.210%、-0.018%，以參照值純水泥配比C100O00作比較，除C00O100、C40O600配比外，其餘配比乾縮率相當接近參照值純水泥配比。由此可知，氧化碴膠結材的乾縮率隨氧化碴摻配量增加而增加，但是增加趨勢不明顯。當水膠比W/B=0.25時，以C40F30O30、 C30F40O30、C30F30O40、C10F50O40、C20F30O50、C50O50、C60O40、C70O30等配比符合水泥乾縮率的要求為較佳。
(3)氧化碴膠結材水膠比W/B=0.3
請參閱第十五圖，C40F30O30、C30F40O30、C20F50O30其養治7天乾縮率分別為0.01%、0.032%、0.004%，養治28天乾縮率分別為0.029%、0.050%、0.018%，養治56天乾縮率分別為0.072%、0.118%、0.025%，以參照值純水泥配比C100O00養治7天、28天、56天乾縮率分別為-0.014%、-0.021%、-0.07%，乾縮率相當接近參照值純水泥配比；C30F30O40、C20F40O40、C10F50O40其養治7天乾縮率分別為0.021%、0.090%、0.011%，養治28天乾縮率分別為0.089%、0.273%、0.039%，養治56天乾縮率分別為0.093%、0.335%、0.235%，以參照值純水泥配比C100O00作比較，其中以C20F40O40配比乾縮率較高，乾縮率相當接近參照值純水泥配比；C20F30O50、C10F40O50、C00F50O50其養治7天乾縮率分別為0.021%、0.107%、0.022%，養治28天乾縮率分別為0.13%、0.221%、0.361%，養治56天乾縮率分別為0.148%、0.251%、0.435%，以參照值純水泥配比C100O00作比較，其中以C00F50O50配比乾縮率較高，乾縮率相當接近參照值純水泥配比；再以C00O100、C40O60、C50O50、C60O40、C70O30、C100O00配比而言，其養治7天乾縮率分別為-0.025%、0.043%、0.134%、0.125%、-0.091%、-0.014%，養治28天乾縮率分別為-0.047%、0.126%、0.191%、0.132%、-0.112%、-0.021%，養治56天乾縮率分別為-0.06%、0.16%、0.154%、0.197%、-0.137%、-0.07%，其乾縮率相當接近參照值純水泥配比。由此可知，氧化碴膠結材的乾縮率隨氧化碴摻配量增加而增加，但是增加趨勢不明顯。當水膠比W/B=0.30時，以C40F30O30、C30F40O30、C20F50O30、C30F30O40、C10F50O40、C20F30O50、 C10F40O50、C50O50、C60O40、C70O30等配比符合水泥乾縮率的要求為較佳。
(4)還原碴膠結材水膠比W/B=0.2
請參閱第十六圖，C40F30R30、C30F40R30、C20F50R30其養治7天乾縮率分別為0.054%、0.028%、0.018%，養治28天乾縮率分別為0.077%、0.032%、0.028%，養治56天乾縮率分別為0.077%、0.067%、0.056%，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天乾縮率分別為0.004%、0.022%、0.032%，乾縮率相當接近參照值純水泥配比；C30F30R40、C20F40R40、C10F50R40其養治7天乾縮率分別為0.046%、0.007%、0.257%，養治28天乾縮率分別為0.049%、0.014%、0.298%，養治56天乾縮率分別為0.07%、0.147%、0.485%，以參照值純水泥配比C100R00作比較，其中以C10F50R40配比乾縮率較高，其乾縮率相當接近參照值純水泥配比；C20F30R50、C10F40R50、C00F50R50其養治7天乾縮率分別為0.039%、0.137%、0.328%，養治28天乾縮率分別為0.079%、0.259%、0.382%，養治56天乾縮率分別為0.179%、0.431%、0.435%，以參照值純水泥配比C100R00作比較，其中以C10F40R50、C00F50R50配比乾縮率較高，只有配比C20F30R50乾縮率才接近參照值純水泥配比。再以C00R100、C40R60、C50R50、C60R40、C70R30、C100R00配比而言，其養治7天乾縮率分別為0.082%、0.285%、0.032%、0.104%、0.011%、0.004%，養治28天乾縮率分別為0.097%、0.404%、0.035%、0.129%、0.079%、0.022%，養治56天乾縮率分別為0.12%、0.52%、0.053%、0.133%、0.147%、0.032%，以參照值純水泥配比C100R00作比較，除C40R60配比外，其餘配比乾縮率相當接近參照值純水泥配比。由此可知，還原碴膠結材的乾縮率隨還原碴摻配量增加而增加，但是增加趨勢不明顯。當水 膠比W/B=0.20時，以C40F30R30、C30F40R30、C20F50R30、C30F30R40、C20F40R40、C20F30R50、C50R50、C60R40、C70R30等配比符合水泥乾縮率的要求為較佳。
(5)還原碴膠結材水膠比W/B=0.25
請參閱第十七圖，C40F30R30、C30F40R30、C20F50R30其養治7天乾縮率分別為0.004%、0.029%、0.022%，養治28天乾縮率分別為0.039%、0.072%、0.061%，養治56天乾縮率分別為0.047%、0.104%、0.144%，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天乾縮率分別為0.004%、0.022%、0.032%，其配比乾縮率相當接近參照值純水泥配比；C30F30R40、C20F40R40、C10F50R40其養治7天乾縮率分別為0.032%、0.072%、0.114%，養治28天乾縮率分別為0.046%、0.100%、0.157%，養治56天乾縮率分別為0.089%、0.107%、0.222%，以參照值純水泥配比C100R00作比較，其中以C10F50R40配比乾縮率較高，其乾縮率相當接近參照值純水泥配比；C20F30R50、C10F40R50、C00F50R50配比而言，其養治7天乾縮率分別為0.018%、0.103%、0.119%，養治28天乾縮率分別為0.035%、0.231%、0.463%，養治56天乾縮率分別為0.049%、0.483%、0.537%，以參照值純水泥配比C100R00作比較，其中以C10F40R50、C00F50R50配比乾縮率較高，只有配比C20F30R50乾縮率才接近參照值純水泥配比；再以C00R100、C40R60、C50R50、C60R40、C70R30、C100R00配比而言，其養治7天乾縮率分別為0.148%、0.333%、0.0458%、0.0408%、0.077%、0.05%，養治28天乾縮率分別為0.219%、0.437%、0.047%、0.053%、0.082%、0.062%，養治56天乾縮率分別為0.32%、0.54%、0.052%、0.066%、0.085%、0.09%，以參照值純水泥配比C100R00作比較，除C00R100、C40R60配比外，其餘配比乾縮率相當接近 參照值純水泥配比。由此可知，還原碴膠結材的乾縮率隨還原碴摻配量增加而增加，但是增加趨勢不明顯。當水膠比W/B=0.25時，以C40F30R30、C30F40R30、C20F50R30、C30F30R40、C20F40R40、C20F30R50、C50R50、C60R40、C70R30等配比符合水泥乾縮率的要求為較佳。
(6)還原碴膠結材水膠比W/B=0.3
請參閱第十八圖，C40F30R30、C30F40R30、C20F50R30其養治7天乾縮率分別為0.083%、0.09%、0.043%，養治28天乾縮率分別為0.219%、0.129%、0.057%，養治56天乾縮率分別為0.244%、0.222%、0.215%，以參照值純水泥配比C100R00養治7天、28天、56天乾縮率分別為0.003%、0.014%、0.017%，其配比乾縮率偏高；C30F30R40、C20F40R40、C10F50R40配比而言，其養治7天乾縮率分別為0.021%、0.021%、0.097%，養治28天乾縮率分別為0.046%、0.057%、0.193%，養治56天乾縮率分別為0.054%、0.122%、0.204%，以參照值純水泥配比C100R00作比較，其中以C10F50R40配比乾縮率較高，其餘配比乾縮率相當接近參照值純水泥配比；C20F30R50、C10F40R50、C00F50R50其養治7天乾縮率分別為0.021%、0.021%、0.110%，養治28天乾縮率分別為0.056%、0.042%、0.466%，養治56天乾縮率分別為0.066%、0.091%、0.519%，以參照值純水泥配比C100R00作比較，其中以C00F50R50配比乾縮率較高，其餘配比乾縮率相當接近參照值純水泥配比；再以C00R100、C40R60、C50R50、C60R40、C70R30、C100R00配比而言，其養治7天乾縮率分別為0.025%、0.247%、0.031%、0.018%、0.04%、0.003%，養治28天乾縮率分別為0.047%、0.389%、0.045%、0.077%、0.095%、0.014%，養治56天乾縮率分別為0.06%、0.55%、0.108%、0.116%、0.112%、0.017%，以參照值純水泥配比C100R00 作比較，除C40R60配比外，其餘配比乾縮率相當接近參照值純水泥配比。由此可知，還原碴膠結材的乾縮率隨還原碴摻配量增加而增加，但是增加趨勢不明顯。當水膠比W/B=0.30時，以C30F30R40、C20F40R40、C20F30R50、C10F40R50、C50R50、C60R40、C70R30等配比符合水泥乾縮率的要求為較佳。
實施例五：晶相檢測
將氧化碴膠結材和還原碴膠結材漿體在相同水膠比氧化碴膠結材15組配比還原碴膠結材15組配比製作成澆置成5cm×5cm×5cm方形試體，養護7天後，於養護齡期進行抗壓試驗後進行取樣、烘乾、鍍金等程序，施作掃描式電子顯微鏡(SEM)探討材料微結構的相貌，取出所需觀察之試片，其尺寸大小約3-5mm，經由24小時抽真空及表面鍍碳之前處理程序後，置入電子顯微鏡下經由250至3000倍的放大倍率，觀察試片之微觀結晶相圖。不同配比之晶相圖如第十八圖~第二十三圖所示，在晶相圖上皆可看到外觀針刺狀的C-S-H膠體(以方框表示)，大小不等球狀結構體(以圓框表示)。
綜上所述，本案鋼碴膠結材所界定的特定配比確實具有其特殊意義，且能達到所述特定功效。
由上述之實施說明可知，本發明與現有技術相較之下，本發明具有以下優點：
1.本案鋼碴膠結材經由毒性試驗得知其毒物溶出量遠低於管制標準，因此不具重金屬毒性，具有使用安全性。
2.本案鋼碴膠結材進行混合時，可在常溫下進行，不需高溫燒製，且於不含水環境中以乾拌方式混合即可，因此整體製作程序所耗費成本較低，且可避免高溫燒製造成的環境汙染。
3.本案利用工業廢棄物中的氧化碴粉末、還原碴粉末、電廠 飛灰等製成鋼碴膠結材，並經過測試證實能符合水泥凝結時間、抗壓強度與乾縮率的要求，因此可達到資源回收再利用之目的。
綜上所述，本發明之鋼碴膠結材的製造方法，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

Claims (6)

  1. 一種鋼碴膠結材的製造方法，其包括下列步驟：(a)準備一氧化碴粉末或一還原碴粉末，其中該氧化碴粉末或該還原碴粉末係先進行一磁選、破碎與過篩程序至少一次，再進行一研磨與過篩(200#)程序所製得；以及(b)於常溫下且不含水環境，將重量百分比30-60wt%該氧化碴粉末或該還原碴粉末，與20-70wt%水泥熟料混合後，與剩餘重量百分比之電廠飛灰混合，以製得鋼碴膠結材。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鋼碴膠結材的製造方法，其中該氧化碴粉末係至少包括元素C、O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Mn、Ti及Na其中之一或其組合，且其中該還原碴粉末係至少包括元素C、O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Mn、Sn及Sb其中之一或其組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鋼碴膠結材的製造方法，其中該氧化碴粉末係至少包括化合物CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、MnO及CaCO3其中之一或其組合，且其中該還原碴粉末係至少包括化合物CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaCO3、MgO、SnO、Sb2O3及MnO其中之一或其組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鋼碴膠結材的製造方法，其中該水泥熟料係至少包括元素Ca、Si、Al、Fe及Mg其中之一或其組合，且其中該電廠飛灰係至少包括元素C、O、Si、Al、Fe、Ca、K、Mg及Na其中之一或其組合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之鋼碴膠結材的製造方法，其中該水泥熟料係至少包括化合物SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O及Na2O其中之一或其組合，且其中該電廠飛灰係至少包括化合物SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O及Na2O其中之一或其組合。
  6. 一種鋼碴膠結材漿體的製造方法，係將如申請專利範圍第1項所述之製造方法製得的鋼碴膠結材，進一步以水膠比0.2-0.3製得一鋼碴膠結材漿體。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI788694B (zh) * 2020-08-06 2023-01-01 林宏明 可降低使用膨脹性之電弧爐碴混合配料
CN115159871A (zh) * 2022-07-26 2022-10-11 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种化学-物理耦合激发钢渣粉胶凝材料的方法及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI239324B (en) * 2002-07-15 2005-09-11 Wen-Chen Jau Normal strength self-compacting concrete
TW200712027A (en) * 2005-09-28 2007-04-01 Wen-Chen Jau Non-dispersible concrete for underwater construction
TW201420224A (zh) * 2012-11-29 2014-06-01 Univ Cheng Shiu 焊道渣輕質骨材製造方法
CN104556881A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 黄政宇 一种超高韧性混凝土及其制备方法
CN106698983A (zh) * 2017-01-23 2017-05-24 中交三公局第工程有限公司 钢渣水泥稳定结构及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI239324B (en) * 2002-07-15 2005-09-11 Wen-Chen Jau Normal strength self-compacting concrete
TW200712027A (en) * 2005-09-28 2007-04-01 Wen-Chen Jau Non-dispersible concrete for underwater construction
TW201420224A (zh) * 2012-11-29 2014-06-01 Univ Cheng Shiu 焊道渣輕質骨材製造方法
CN104556881A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 黄政宇 一种超高韧性混凝土及其制备方法
CN106698983A (zh) * 2017-01-23 2017-05-24 中交三公局第工程有限公司 钢渣水泥稳定结构及其制备方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林凱隆及羅康維,"還原碴做為水泥生料燒 *
林凱隆及羅康維,"還原碴做為水泥生料燒製環保水泥之研究",工業污染防治,第128期,2014.07。
林庭亦, 〝電弧爐還原渣再生應用於高性能混凝土性質之研究〞, 國立台灣科技大學營建工程系碩士學位論文,2005年01月27日 *
林庭亦, 〝電弧爐還原渣再生應用於高性能混凝土性質之研究〞, 國立台灣科技大學營建工程系碩士學位論文,2005年01月27日。
林柏彰,"還原爐碴取代水泥性質之研究",國立台北科技大學土木與防災研究所碩士學位論文,2014年2月19日 *
林柏彰,"還原爐碴取代水泥性質之研究",國立台北科技大學土木與防災研究所碩士學位論文,2014年2月19日。
蕭遠智,〝鹼活化電弧爐還原碴之水化反應特性〞, 國立中央大學土木工程研究所碩士論文,2003年05月31日 *
蕭遠智,〝鹼活化電弧爐還原碴之水化反應特性〞, 國立中央大學土木工程研究所碩士論文,2003年05月31日。

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