博碩士論文 etd-0804103-200829 詳細資訊


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姓名 吳夢嚴(Meng-yen Wu) 電子郵件信箱 s9011620@mail.cyut.edu.tw
畢業系所 營建工程系碩士班(Department and Graduate Institute of Constrction Engineering)
畢業學位 碩士(Master) 畢業時期 91學年第2學期
論文名稱(中) 混凝土裂縫修補後強度及破裂韌性之研究
-活性粉質砂漿及無收縮水泥砂漿
論文名稱(英) Study of Strength and Fracture Toughness of Cracked Concrete Being Repaired by RPM and NSM
檔案
  • etd-0804103-200829.pdf
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    論文語文/頁數 中文/114
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    摘要(中) 摘 要
      混凝土結構物常因不良的環境因素、外力作用或施工不當之影響,造成各種裂縫產生,甚至剝離損壞。當裂縫產生時應儘早進行修補,以避免裂縫持續擴大,影響結構物的安全。目前國內工程界對於各種型態及寬度的混凝土結構物裂縫,其修補材料的選擇及適用性,並無明確的規範可供依循,以致造成修補成效的良莠不齊,且無法提供一個安全可靠的保證。
      本研究主要針對活性粉質砂漿及無收縮水泥砂漿這二種修補材料,以不同水泥量及含砂量之配比,對不同寬度裂縫修補之適用性,做一系統之檢驗,並以臨界應力強度因子及破壞能來評估其破裂韌性。
      由試驗結果顯示,二種修補材料對於混凝土撓曲型裂縫的修復指數,皆會隨著含砂量的增加而提升,且對於5mm寬裂縫的修復成效較佳。對於破裂韌性的修復指數,亦有隨著含砂量增加而提升的趨勢,但過高的含砂量對破壞能修復指數則助益不大。若以修補材料與混凝土界面之膠結性能而言,活性粉質砂漿優於無收縮水泥砂漿。
    摘要(英) Abstract
    Concrete structures frequently exist various types of cracks even disintegration due to inferior factors such as environment, excessive loading or improper constructions. When cracks take place, it is necessary to repair against to prevent the deterioration. Currently, there is no specific code to regulate the selections for repairing materials and their applicability to divergent types and widths of cracks, neither of the practical means to offer more reliable guarantee. 
       This research aims at the cementitious type repair materials for concrete crack such as reactive powder mortar and non-shrinkage mortar with different amounts of binders and sand. They were employed to examine the applicability with different widths. Moreover, fracture toughness, such as critical stress intensity and fracture energy were investigated. 
       The testing results showed both repairing materials with the restoring index for the flexural crack increase with the increasing amount of sand. Besides, the restoring effect on the crack of 5mm width is super to that of 10mm. The restoring index of fracture toughness increases with the rising amount of sand. However, excessive amount of sand does not contribute to the restoring index of fracture energy. Reactive powder mortar turns out to be better in strength and fracture toughness than non-shrinkage mortar does.
    關鍵字(中)
  • 砂漿
  • 無收縮
  • 活性粉
  • 破裂韌性
  • 裂縫修補
  • 關鍵字(英)
  • non-shrinkage
  • mortar
  • reactive powder
  • fracture toughness
  • cracked concrete repair
  • 論文目次 目  錄
    中文摘要 Ⅰ
    英文摘要 Ⅱ
    目錄 Ⅲ
    表目錄 Ⅶ
    圖目錄 IX
    照片目錄 XII
    符號說明 XIII
    第一章 緒論 1
    1-1研究動機 1
    1-2研究目的 1
    第二章 文獻回顧 3
    2-1 結構物裂縫的基本概念 3
    2-1-1 混凝土龜裂之定義 3
    2-1-2 混凝土裂縫的種類與產生的原因 4
        2-1-2-1 混凝土裂縫的種類 4
        2-1-2-2 混凝土裂縫產生的原因 5
         2-1-2-2-1 塑性混凝土之龜裂 5
         2-1-2-2-2 硬固混凝土之龜裂 6
    2-1-3 容許裂縫寬度之規定 10
    2-1-4 裂縫對建築物所造成的影響 10
    2-2 修補材料介紹 11
    2-2-1 活性粉混凝土 11
    2-2-1-1 活性粉混凝土之原理及技術 11
    2-2-1-2 活性粉混凝土之性能 12
    2-2-1-3 國內外之研究與發展 14
    2-2-2 無收縮水泥砂漿 15
    2-2-2-1無收縮添加劑的反應原理 15
    2-2-2-2無收縮添加劑的主要性能 17
    2-3 修補評估 18
    2-3-1 修補材料與混凝土底材間的相容性 18
    2-3-2 修補材料與混凝土底材間之破壞型式 20
    2-4破壞力學 20
    2-4-1破壞力學的發展 21
    2-4-2 混凝土之破壞力學 23
    2-4-2-1 破壞能(GF) 24
    2-4-2-2 臨界應力強度因子(KIC) 25
    第三章 試驗計畫 43
    3-1 試驗材料 43
    3-1-1 混凝土樑 43
    3-1-2 修補材料 43
    3-2試驗儀器 45
    3-3樑試體準備與修補材料的拌合 47
    3-3-1 樑試體準備 47
    3-3-2 修補材料的拌合 47
    3-3-2-1 配比估算 47
    3-3-2-2 拌合流程 48
    3-3-2-3流動性測試流程 48
    3-4試驗方法 48
    3-4-1修補材料基本力學性質試驗 48
    3-4-2 混凝土基本力學性質試驗 49
    3-4-3混凝土破裂韌性試驗 50
    3-4-4 修補界面膠結性能試驗 53
    第四章 試驗結果與討論 74
    4-1 修補材料之基本力學性質 74
    4-1-1 抗壓強度 74
    4-1-2 抗拉強度 74
    4-1-3 抗彎強度及彈性模數 75
    4-1-4 綜合比較 75
      4-2 混凝土基本力學強度 76
    4-3 強度修補成效評估 76
     4-3-1活性粉質砂漿 76
    4-3-2無收縮水泥砂漿 77
    4-3-3 綜合比較 77
    4-4 破裂韌性之修復成效評估 77
    4-4-1 破壞能GF的修復指數評估 78
    4-4-1-1 活性粉質砂漿 78
    4-4-1-2 無收縮水泥砂漿 78
    4-4-1-3 綜合比較 79
    4-4-2 臨界應力強度因子KIC的修復指數評估 79
    4-4-2-1 活性粉質砂漿 79
    4-4-2-2 無收縮水泥砂漿 79
    4-4-2-3 綜合比較 80
      4-5 經濟效益評估 80
    第五章 結論與建議 112
    5-1 結論 112
    5-2 建議 113
    參考文獻 115
    表 目 錄
    表2-1 各國規範對最大容許裂縫寬度要求 26
    表2-2 龜裂損壞對結構物的影響 27
    表2-3 活性粉混凝土與其他混凝土之主要力學性質比較 29
    表2-4 活性粉混凝土與其他材料破壞能之比較 30
    表2-5 活性粉混凝土與其他混凝土耐久性之比較 30
    表2-6 Sherbrooke試驗橋使用不同混凝土對環境影響之比較 31
    表2-7 破壞型式分類表 31
    表3-1 粗骨材篩分析 55
    表3-2 細骨材篩分析 56
    表3-3 粗、細骨材之基本性質 56
    表3-4 波特蘭二型水泥之物理及化學性質 57
    表3-5 矽砂篩分析 58
    表3-6 矽砂粒度分佈及化學成份一覽表 59
    表3-7a 試驗用矽灰之化學分析 60
    表3-7b 試驗用矽灰之物理性質 60
    表3-8 混凝土配比設計 61
    表3-9 活性粉質砂漿配比表 61
    表3-10 無收縮水泥砂漿配比表 62
    表4-1 活性粉質砂漿抗壓強度表 82
    表4-2 無收縮水泥砂漿抗壓強度表 82
    表4-3 活性粉質砂漿抗拉強度表 83
    表4-4 無收縮水泥砂漿抗拉強度表 83
    表4-5 活性粉質砂漿抗彎強度表 84
    表4-6 無收縮水泥砂漿抗彎強度表 84
    表4-7 活性粉質砂漿彈性模數表 85
    表4-8 無收縮水泥砂漿彈性模數表 85
    表4-9 混凝土基本力學強度表 86
    表4-10 活性粉質砂漿修復指數比較表 86
    表4-11 無收縮水泥砂漿修復指數比較表 87
    表4-12 活性粉質砂漿GF修復指數比較表 88
    表4-13 無收縮水泥砂漿GF修復指數比較表 89
    表4-14 活性粉質砂漿KIC修復指數比較表 90
    表4-15 無收縮水泥砂漿KIC修復指數比較表 91
    表4-16 RPM單價表(R600) 91
    表4-17 RPM單價表(R400) 92
    表4-18 RPM單價表(R300) 92
    圖 目 錄
    圖2-1混凝土造成龜裂之原因 32
    圖2-2 塑性收縮裂縫圖 33
    圖2-3 各種因素對龜裂的影響比例 33
    圖2-4 活性粉混凝土RPC-200之抗彎試驗曲線 34
    圖2-5 活性粉混凝土RPC-200之自體收縮 34
    圖2-6 裂縫修補流程圖 35
    圖2-7 材料選擇流程圖 36
    圖2-8 修補面所承受的應力型式圖 37
    圖2-9 乾縮對裂縫影響圖 37
    圖2-10 粘結強度試驗法 38
    圖2-11 破壞型式分類圖 39
    圖2-12 破壞類型圖 39
    圖2-13 破裂力學涵蓋範圍 40
    圖2-14 三種裂縫開裂模式 40
    圖2-15 混凝土破壞及裂縫成長過程 41
    圖2-16 混凝土樑中之裂縫及裂縫延伸區 41
    圖2-17 虛擬裂縫模式示意圖 42
    圖2-18 P~CMOD曲線圖 42
    圖3-1 試驗計畫流程圖 63
    圖3-2 粗骨材粒徑分佈曲線圖 64
    圖3-3 細骨材粒徑分佈曲線圖 64
    圖3-4 矽砂粒徑分佈曲線圖 65
    圖3-5 破裂韌性試驗配置圖 66
    圖3-6 考慮自重所產生的中點彎矩效應之載重-垂直變位示意圖 67
    圖3-7 P~CMOD曲線圖 67
    圖3-8 三點彎曲試驗配置圖 68
    圖3-9 膠結性能試驗流程圖 69
    圖4-1 活性粉質砂漿抗壓強度比較圖 93
    圖4-2 無收縮水泥砂漿抗壓強度比較圖 93
    圖4-3 活性粉質砂漿抗拉強度比較圖 94
    圖4-4 無收縮水泥砂漿抗拉強度比較圖 94
    圖4-5 活性粉質砂漿抗彎強度比較圖 95
    圖4-6 無收縮水泥砂漿抗彎強度比較圖 95
    圖4-7 活性粉質砂漿彈性模數比較圖 96
    圖4-8 無收縮水泥砂漿彈性模數比較圖 96
    圖4-9 5mm裂縫修補後活性粉質砂漿抗彎試驗修復指數圖 97
    圖4-10 10mm裂縫修補後活性粉質砂漿抗彎試驗修復指數圖 97
    圖4-11 裂縫修補後活性粉質砂漿抗彎試驗修復指數比較圖 98
    圖4-12 5mm裂縫修補後無收縮水泥砂漿抗彎試驗修復指數圖 98
    圖4-13 10mm裂縫修補後無收縮水泥砂漿抗彎試驗修復指數圖 99
    圖4-14 裂縫修補後無收縮水泥砂漿抗彎試驗修復指數比較圖 99
    圖4-15 5mm裂縫修補後活性粉質砂漿GF修復指數圖 100
    圖4-16 10mm裂縫修補後活性粉質砂漿GF修復指數圖 100
    圖4-17 裂縫修補後活性粉質砂漿GF修復指數比較圖 101
    圖4-18 5mm裂縫修補後無收縮水泥砂漿GF修復指數圖 101
    圖4-19 10mm裂縫修補後無收縮水泥砂漿GF修復指數圖 102
    圖4-20 裂縫修補後無收縮水泥砂漿GF修復指數比較圖 102
    圖4-21 5mm裂縫修補後活性粉質砂漿KIC修復指數圖 103
    圖4-22 10mm裂縫修補後活性粉質砂漿KIC修復指數圖 103
    圖4-23 裂縫修補後活性粉質砂漿KIC修復指數比較圖 104
    圖4-24 5mm裂縫修補後無收縮水泥砂漿KIC修復指數圖 104
    圖4-25 10mm裂縫修補後無收縮水泥砂漿KIC修復指數圖 105
    圖4-26 裂縫修補後無收縮水泥砂漿KIC修復指數比較圖 105
    照片目錄
    照片3-1 大型拌合機 70
    照片3-2 小型拌合機 70
    照片3-3 流度儀 71
    照片3-4 50噸材料萬能試驗機(MTS) 71
    照片3-5 50噸電腦式伺服控制材料試驗機 72
    照片3-6 200噸抗壓試驗機 72
    照片3-7 制動式油壓系統 73
    照片4-1 活性粉質砂漿材料破壞情形(抗拉試驗) 106
    照片4-2 活性粉質砂漿(+海菜粉)材料破壞情形(抗拉試驗) 106
    照片4-3 無收縮水泥砂漿材料破壞情形(抗拉試驗) 107
    照片4-4 活性粉質砂漿材料破壞情形(抗彎試驗) 107
    照片4-5 活性粉質砂漿(+海菜粉)材料破壞情形(抗彎試驗) 108
    照片4-6 無收縮水泥砂漿材料破壞情形(抗彎試驗) 108
    照片4-7 樑試體經活性粉質砂漿修補後之破壞情形 109
    (裂縫寬度5mm)
    照片4-8 樑試體經活性粉質砂漿(+海菜粉)修補後之破壞情形 109
    (裂縫寬度5mm)
    照片4-9 樑試體經活性粉質砂漿修補後之破壞情形 110
    (裂縫寬度10mm)
    照片4-10 樑試體經無收縮水泥砂漿修補後之破壞情形 110
    (裂縫寬度5mm)
    照片4-11 樑試體經無收縮水泥砂漿修補後之破壞情形 111
    (裂縫寬度10mm)
    參考文獻 參考文獻
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    口試委員
  • 裴廣智 - 召集委員
  • 李明君 - 委員
  • 陳桂清 - 委員
  • 干裕成 - 指導教授
  • 口試日期 2003-07-18 繳交日期 2003-08-04

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