混凝土作為橋墩、水工構造物面層材料之性能探討

Study the Properties of Concrete Overlay Materials for Pier and Hydraulic Structures

龔傑仁(Chieh-Jen Kung)

指導教授 ： 詹穎雯

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2011.00038

摘要

水工結構物包括水庫之溢洪道及河川中之攔砂壩、護岸等各式構築於水中之人工構造物，與橋墩相同為一阻水的構造物，當河川水流中挾帶大量砂石流經時，迎水面直接受到砂石的撞擊作用，四週亦遭受水流與砂石之沖擊磨耗作用，長時間作用下會使得混凝土保護層變薄，甚至發生鋼筋外露的情況，進而嚴重地影響橋梁及水工構造物整體之安全。
本研究主要目的為探討混凝土作為橋墩、水工構造物面層抵抗水流衝擊磨耗之性能探討，因此最主要的研究核心為混凝土抵抗衝擊、磨耗的性質，藉由混凝土配比的調整來尋找可有效提升混凝土抵抗衝磨能力的因素，主要的實驗參數有五項，分別為混凝土中的水膠比、粗骨材體積含量、爐灰取代率、添加鋼纖維及碳纖維等，藉由調整這五項不同的配比來比較各種混凝土性質。
另外混凝土面層為保護水工構造物內部鋼筋鏽蝕的第一道防線，耐久性不佳的混凝土面層會使的水氣及氯離子進入到混凝土內部，使得鋼筋腐蝕膨脹，導致混凝土開裂，危害橋墩及水工構造物安全，所以混凝土耐久性的提升也是本研究的重要課題之一。
若作為水工構造物的修補材料時，因考量混凝土新舊交接面間如果膠結情況不佳，受水流及砂石衝擊時很容易有剝落的情事發生，為探討與既有混凝土間的結合力，於本論文中亦會進行界面拉拔試驗。
最後是混凝土體積穩定性的討論，因考量混凝土於澆置完成後即開始有收縮的行為產生，包含乾燥收縮及自體收縮，如混凝土的收縮量過大，容易在新舊交接面上產生裂縫，又自體收縮的應變值遠較乾燥收縮應變值來的小，故本研究僅針對混凝土乾燥收縮的性質進行討論。

關鍵字

混凝土水中磨耗 ； 衝擊 ； 耐久性 ； 乾燥收縮

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Abrasion resistance of concrete (underwater method) ； Impact test ； Durability ； Drying shrinkage

參考文獻

【28】 行政院公共工程委員會，“公共工程高爐石混凝土使用手冊”，2001年4月。

【32】 林建宏(詹穎雯指導)，「爐石混凝土水中磨耗性質研究」，碩士論文，國立台灣大學土木工程研究所，民國九十三年。

【74】 張嘉峰，”水刀技術於鋼筋混凝土結構物修復之運用與驗證”，財團法人臺灣營建研究院，2009。

【3】 Truscott, G.F. ,”A Literature Survey on Abrasive Wear in Hydraulic Machinery” ,Wear,20 (1972).

【4】 ACI 210R-93 Erosion of Concrete in Hydraulic Structures