無機聚合複合材料之抗衝擊力學性能試驗研究

蔡營寬 ； 李宏輝 ； 劉宇倫 ； 鄭大偉 ； 李有豐 ； 吳嘉偉

《土木水利》 47卷2期 (2020/04) Pp. 41-49

https://doi.org/10.6653/MoCICHE.202004_47(2).0008

摘要

無機聚合材料因其製程簡單且具低二氧化碳排放之特性，近年來隨著節能減碳的環保意識攀升，已逐步穩定地發展。根據國內外針對無機聚合材料相關研究，顯見其在多項工程應用領域上極具發展潛力，為新一代之綠色環保再生材料。本文之目的，在於探討無機聚合材料之動態力學特性，以評估於軍事防護工程之可行性。其中，材料之製作以水淬高爐爐石粉（GGBS）作為無機聚合水泥之粉體原料，添加矽灰（Silica fume）、矽灰石（Wollastonite）、耐鹼玻璃纖維（Alkali-resistant glass fiber）、玻璃粉（Glass powder）及細粒料（Fine aggregate），與鹼性溶液（Alkaline solution）混合製成無機聚合砂漿試體，分別進行工作性與物性試驗（包括流度、硬化時間、線收縮率及孔隙率等）、基本力學性能試驗（抗壓試驗），及動態力學性能試驗（分離式霍普金森壓桿撞擊試驗），以探討無機聚合材料之衝擊力學特性。本研究中衝擊試驗所得之應變率範圍介於200S-1至388S-1，試驗結果顯示，隨著應變率之提升，動態強度因子亦隨之增加，破壞產狀隨應力加載率之提升，破壞產狀從半破碎至半粉碎破壞，而當應變率較高時，試體吸收及消散能量之能力增加，抗衝擊性能亦進而提升。研究成果可供國軍建物防爆震設計之參考，並進一步評估以無機聚合材料取代傳統水泥應用於軍事設施工程及其潛在領域之可能，期能達到二氧化碳排放減量及資源再利用之目的。