TWI822093B - 摻雜超微細反應型飛灰的混凝土及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一種摻雜超微細反應型飛灰的混凝土及其製備方法。該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土包含一混凝土本體材料以及一超微細反應型飛灰材料。該超微細反應型飛灰材料摻雜於該混凝土本體材料中，而該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的5%-30%。 因此，本發明可以提高混凝土的堅固程度以及降低其吸水率。
Description
本發明為一種摻雜超微細反應型飛灰的混凝土及其製備方法，尤指一種可透過在混凝土材料中摻雜超微細反應型飛灰材料的技術，使超微細反應型飛灰材料得以填補混凝土材料中個空隙。據此，可以極為有效的提高摻雜超微細反應型飛灰的混凝土之各種物理化學性質。
對於現代的建築物來說，水泥可以說是其中最為重要的一環。一般來說，水泥要應用於建築中，最重要的就在於水泥的成份配比等等的因素。水泥地製作上，多半需要靠水泥砂漿的調配進行之，來決定水泥應用上的特性。
而有關水泥材質方面的問題，大多數應用於建築物的水泥都會被要求需要具有極高的堅固程度。除此之外，水泥本身的吸水率最好也要降低。其原因在於，低吸水率的水泥可以避免各種埋藏於其中的物件產生鏽蝕等問題，其中包含如各種電纜線路、管線抑或是鋼筋等等。
惟水泥固化後的內部結構實際上會趨近於細刺花瓣狀的結構。可先參照圖2，圖2係習知混凝土的內部結構掃描式電子顯微鏡圖。由圖2就可以明顯看到習知混凝土內部實際上具有非常多不規則的構造；這些構造都極有可能會造成潛在結構上的危險抑或是孔隙較多進而吸水的問題。
為了解決先前技術中所提到的問題，本發明提供了一種摻雜超微細反應型飛灰的混凝土及其製備方法。
具體來說，本發明該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土包含一混凝土本體材料以及一超微細反應型飛灰材料。該超微細反應型飛灰材料摻雜於該混凝土本體材料中，而該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的5%-30%。其中，該超微細反應型飛灰材料包含矽、鋁、鐵及鈣的氧化物。
進一步地，本發明更提供了前述摻雜超微細反應型飛灰的混凝土之製備方法。
首先執行步驟(A)，提供一飛灰粉末，該飛灰粉末包含複數個飛灰球體。接著，步驟(B)係以一煆燒手段處理該複數個飛灰球體，使該複數個飛灰球體破裂，得到一超微細反應型飛灰材料。
再來步驟(C)係將該超微細反應型飛灰材料以佔一混凝土本體材料重量百分比的5%-30%的比例進行混合。最後，步驟(D)係可製得如前所述的該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土。
透過本發明的技術，可以有效提高混凝土的堅固程度以及降低其吸水率。進一步改善建築物的堅固程度以及防止混凝土所包覆的各種結構產生氧化或鏽蝕等風險。
為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：
本實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土包含混凝土本體材料以及超微細反應型飛灰材料。該超微細反應型飛灰材料摻雜於該混凝土本體材料中，而該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的5%-30%。其中，該超微細反應型飛灰材料包含矽、鋁、鐵、鈣的氧化物。在其他可能的實施例中，除前述氧化物之外，該超微細反應型飛灰材料更進一步包含鎂、鈉及鉀的氧化物。
其中，本實施例之最佳實施狀態係以該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的20%作為最佳實施例據以實施之。具體來說，本實施例中所用的超微細反應型飛灰材料係由包含複數個飛灰球體的飛灰粉末，經過一煆燒手段處理該複數個飛灰球體，使該複數個飛灰球體破裂後得到的材料。
進一步地，前述的飛灰粉末其粒徑係介於1~20微米（μm）之間；經特定的煆燒手段處理後所得本實施例超微細反應型飛灰材料的顆粒為球體，且球體的粒徑係介於0.1~5微米（μm）之間。
於本實施例中，飛灰粉末為火力發電廠燃煤發電後的副產物，其主要成分組成為二氧化矽（SiO
2）、氧化鋁（Al
2O
3）及氧化鈣（CaO）。當然，所述飛灰粉末也可能因燃煤成分不同，而含有重金屬元素等。
也因如此，本實施例之超微細反應型飛灰材料包含矽、鋁、鐵及鈣的氧化物，其中該矽的氧化物為二氧化矽（SiO
2）；該鋁的氧化物為氧化鋁（Al
2O
3）而該該鐵的氧化物為赤鐵礦(Fe
2O
3)。
進一步地，在其他可能的實施例中，當超微細反應型飛灰材料更包含鎂、鈉及鉀的氧化物時，該實施例超微細反應型飛灰材料的原子佔比係採用X射線能量散布分析儀（Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS）對超微細反應型飛灰材料進行分析。該實施例之原子佔比包含重量百分比介於67-75%的氧原子（O）、16-20%矽原子（Si）、4.5-6%的鋁原子（Al）、1-3%的鈣原子（Ca）、0.5-2%的鈉原子（Na）、0.8-1.6%的鉀原子（K）、0.8-1.6%的鐵原子（Fe）及0.2-0.6%的鎂原子（Mg）。
具體來說，該實施例相對精確的原子佔比係包含71.28%氧原子（O）、17.65%矽原子（Si）、5.23%鋁原子（Al）、1.98%鈣原子（Ca）、1.19%鈉原子（Na）、1.16%鉀原子（K）、1.15%鐵原子（Fe）及0.37%鎂原子（Mg）。
惟各實驗或試驗條件及器材均有可能產生誤差的緣故，因此本實施例上述各原子佔比數據會隨著佔比遞減而有誤差增大的可能性。因此，根據各原子佔比的多寡，如落在下列誤差區間內的原子佔比，應仍屬於本發明的範圍之內。
首先，含量在原子佔比重量百分比20%以上的主元素（如氧原子（O）），其相對誤差容忍值係應小於等於正負5%。而原子佔比重量百分比介於3-20%之間的元素（如矽原子（Si）及鋁原子（Al）），其相對誤差容忍值係應小於等於正負10%。接著，原子佔比重量百分比介於1-3%之間的元素（如鈣原子（Ca）、鈉原子（Na）、鉀原子（K）及鐵原子（Fe）），其相對誤差容忍值係應小於等於正負30%。最後，原子佔比重量百分比介於0.5-1%之間的元素（如鎂原子（Mg）），其相對誤差容忍值係應小於等於正負50%。
據此，只要是根據原子佔比重量百分比含量落於相應區間誤差量的所有超微細反應型飛灰材料，應均屬於本發明的範圍之內。
而最終，為了驗證本實施例之超微細反應型飛灰材料可以填補混凝土本體材料中的孔隙，使整個摻雜超微細反應型飛灰的混凝土結構更為密實且孔隙更少，請同時參照圖1及圖2，圖1係本發明實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土內部結構掃描式電子顯微鏡圖；圖2係習知混凝土的內部結構掃描式電子顯微鏡圖。
其中，圖1和圖2的掃描式電子顯微鏡圖拍攝條件均為放大10,000倍。而圖1中球狀填補於混凝土本體材料的即本實施例所稱的超微細反應型飛灰材料。
透過ImageJ
TM軟體分析比對圖1和圖2的電子顯微鏡圖，可以發現本實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的孔隙率介於11.38%-5.71%之間；對比之下，圖2中習知的混凝土的孔隙率係高達14.82%。而當該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的20%時，最佳實施例的孔隙率僅有5.71%。
於此同時，將圖1和圖2中本實施例與習知混凝土做對比，本實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的抗壓強度介於392.3-461.0 kgf/cm
2之間。同樣地，當該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的20%時，最佳實施例的抗壓強度高達461.0 kgf/cm
2。而習知的混凝土僅有363.7 kgf/cm
2。
有關於吸水率的部份，將圖1和圖2中本實施例與習知混凝土做對比，本實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的吸水率介於0.9%-1.4%之間。當該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的20%時，最佳實施例的吸水率為0.9%。由此可見超微細反應型飛灰材料有效的填補了混凝土本體材料中的孔隙，進一步阻擋水氣被吸入混凝土本體材料中。相較之下，圖2中習知混凝土的高達1.7%。
接著請參照圖3，圖3係本發明實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土之製備方法流程圖。如圖3所示，本實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土之製備方法首先執行步驟(A)，提供一飛灰粉末，該飛灰粉末包含複數個飛灰球體。
接著，步驟(B)係以一煆燒手段處理該複數個飛灰球體，使該複數個飛灰球體破裂，得到一超微細反應型飛灰材料。在本實施例中，該煆燒手段的處理溫度區間係介於攝氏溫度260-1100度之間。
再執行步驟(C)，將該超微細反應型飛灰材料以佔一混凝土本體材料重量百分比的5%-30%的比例進行混合。最後，步驟(D)係可製得如前所述的該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土。
其中，步驟(C) 中該超微細反應型飛灰材料以佔該混凝土本體材料重量百分比的20%為最佳。
透過本實施例的技術，可以有效提高混凝土的堅固程度以及降低其吸水率。進一步改善建築物的堅固程度以及防止混凝土所包覆的各種結構產生氧化或鏽蝕等風險。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。
(A)~(D):步驟
圖1係本發明實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土內部結構掃描式電子顯微鏡圖。
圖2係習知混凝土的內部結構掃描式電子顯微鏡圖。
圖3係本發明實施例摻雜超微細反應型飛灰的混凝土之製備方法流程圖。
Claims (17)
- 一種摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，包含：一混凝土本體材料；一超微細反應型飛灰材料，摻雜於該混凝土本體材料中，該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的5%-30%；其中，該超微細反應型飛灰材料包含矽、鋁、鐵及鈣的氧化物；其中，該超微細反應型飛灰材料係經由一煆燒手段處理複數個飛灰球體，使該複數個飛灰球體破裂後獲得。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該超微細反應型飛灰材料佔該混凝土本體材料重量百分比的20%。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該矽的氧化物為二氧化矽(SiO2)。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該鋁的氧化物為氧化鋁(Al2O3)。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該鐵的氧化物為赤鐵礦(Fe2O3)。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該超微細反應型飛灰材料的顆粒為球體。
- 如請求項6所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該球體的粒徑係介於0.1~5微米(μm)之間。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該超微細反應型飛灰材料更包含鎂、鈉及鉀的氧化物。
- 如請求項8所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該超微細反應型飛灰材料的原子佔比包含重量百分比介於67-75%的氧原子(O)、16-20%矽原子(Si)、4.5-6%的鋁原子(Al)、1-3%的鈣原子(Ca)、0.5-2%的鈉原子(Na)、0.8-1.6%的鉀原子(K)、0.8-1.6%的鐵原子(Fe)及0.2-0.6%的鎂原子(Mg)。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的孔隙率介於11.38%-5.71%之間。
- 如請求項10所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的孔隙率為5.71%。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的抗壓強度介於392.3-461.0kgf/cm2之間。
- 如請求項12所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的抗壓強度為461.0kgf/cm2。
- 如請求項1所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的吸水率介於0.9%-1.4%之間。
- 如請求項14所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土，其中該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土的吸水率為0.9%。
- 一種摻雜超微細反應型飛灰的混凝土之製備方法，包含：(A)提供一飛灰粉末，該飛灰粉末包含複數個飛灰球體； (B)以一煆燒手段處理該複數個飛灰球體，使該複數個飛灰球體破裂，得到一超微細反應型飛灰材料；(C)將該超微細反應型飛灰材料以佔一混凝土本體材料重量百分比的5%-30%的比例進行混合；以及(D)製得如請求項1所述的該摻雜超微細反應型飛灰的混凝土。
- 如請求項16所述的摻雜超微細反應型飛灰的混凝土之製備方法，其中該煆燒手段的溫度區間係介於攝氏溫度260-1100度之間。
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| CN112794668A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-14 | 浙江合力海科新材料股份有限公司 | 利用垃圾焚烧飞灰部分熔融烧结体制备混凝土掺合料的生产工艺 |
| TW202204286A (zh) * | 2020-07-15 | 2022-02-01 | 國立宜蘭大學 | 無水泥型透水混凝土及其成型方法 |
-
2022
- 2022-06-08 TW TW111121226A patent/TWI822093B/zh active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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