轉爐石取代混凝土中天然細骨材之研究

Study on substituted BOF slag for fine aggregate on concrete

劉秉軍(Ping-Chun Liu)

指導教授 ： 鄭大偉

國立臺北科技大學/工程學院/資源工程研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2011.00096

摘要

轉爐石作為一貫煉鋼作業下之副產品，具有高硬度、高比重、高強度及低磨損率等優秀之工程性質。作為逐漸匱乏之天然骨材替代品相當具有潛力及可行性。而根據統計，台灣地區轉爐石年產量於2011年統計以超過150萬公噸，龐大之產量使轉爐石急需一資源再生利用途徑之急迫性。惟因轉爐石中於產出時添加之過量游離氧化鈣(生石灰)，會導致轉爐石與水氣緩慢反應消解成氫氧化鈣，導致體積膨脹，造成工程應用上之危險性，故尋找一穩定轉爐石之方法為一重要課題。

　　本研究針對轉爐石進行擦洗及草酸螯合處理，並測定其游離氧化鈣含量、體積膨脹率、晶相及顯微結構分析，並以處理後之轉爐石為細骨材製成水泥砂漿試體，置入水中養護不同齡期，測定其物理性質、機械性質、超音波傳導速率及體積膨脹率，探討轉爐石取代混凝土中天然細骨材之可行性。

　　實驗結果顯示，經擦洗及草酸螯合處理後之轉爐石，其游離氧化鈣含量及體積膨脹率皆大幅下降，同時處理後之轉爐石製成之水泥砂漿試體，更擁有良好之機械性質及穩定性，顯示經安定化後之轉爐石具有取代天然細骨材之應用空間及可行性。

關鍵字

轉爐石 ； 轉爐石安定化 ； 再生骨材 ； 擦洗技術 ； 螯合處理

並列摘要

Basic Oxygen Furnace slag (BOF slag) is a by-product of steel-making process. It’s a suitable material for construction due to its high hardness, high specific gravity, high strength and low abrasion rate. In Taiwan, the annual output of BOF slag is more than 1.5 million tonnes and it become a pressing problems on BOF slag recycling. However, due to the production of BOF slag was added in excess of free-calcium oxide(lime), it causes the volume expansion when BOF slag react with water and become potential risk factor on engineering applications, So finding a way to stabilize BOF slag is an important issues.

In this study, we scrub BOF slag and chelation treatment between BOF slag and oxalic acid to stabilize BOF slag and determine the free calcium oxide content, volume expansion, crystal phase and microstructure analysis. After the stabilization process, we use BOF slag as fine aggregate made cement mortar, After a period of time, we determine its physical properties, mechanical properties, ultrasound conduction velocity and mortar’s volume expansion to investigate Feasibility of BOF slag as fine aggregate using on concrete.

After scrubbed and chelation treatment, BOF slag will be much stable than fresh BOF slag with the low free-CaO content and volume expansion. At the same time, Cement mortar made by treated BOF slag has excellent mechanical properties and stability. The result shows that BOF slag after the stabilization is feasible for application of space on concrete.

並列關鍵字

BOF slag ； Stabilization of BOF slag ； Recycled ； Aggregates ； Scrubbing ； Chelating reaction

參考文獻

32. 黃亮順，擦洗技術應用於廢污中重金屬分離之研究，博士論文，國立成功大學環境工程研究所，台南，2010。

22. 王金鐘，污泥骨材作為綠建材再利用之工程特性研究，中華民國建築協會建築學報，第68期，第157-175頁，2009。

21. 王金鐘，轉爐石作為基底層材料及其工程特性之研究，博士論文，國立成功大學土木工程研究所，台南，2005。

4. 江志華，加速碳酸化對轉爐石特性影響之研究，碩士論文，國立台北科技大學資源工程研究所，台北，2010。

34. 蘇南，劉珈豪，奈米碳酸鈣及卜作嵐材料對水泥砂漿工程性質之影響，第九屆鋪面工程材料再生及再利用學術研討會暨2010世界華人鋪面專家聯合學術研討會，2010。