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無機聚合物工程特性及影響因素暨應用於混凝土缺陷修補研究

為了解決水泥修補劑的問題，作者呂軒志 這樣論述：

修補材料為構造物修復工程的關鍵因素，目前修補成效之評估亦無相應之準則與方法。而無機聚合物組成與混凝土相近，具低二氧化碳排放、高早強度、耐久性佳、低體積變化率、可作填充承壓材等特性，在混凝土缺陷修補方面極具發展潛力，更為近年來備受矚目之綠色環保材料。本研究於實驗設計法之架構下，旨探討無機聚合物之影響因素、工程特性及黏結特性。研究首先利用統計學中複迴歸分析，釐清無機聚合物不同組成分間之交互作用，並掌握組成成分與微結構特徵及力學特性間之關係。爾後基於混凝土裂縫修補特性提出一簡單力學模式，並透過一系列含不同夾層傾角的黏結試驗，探求介面上之黏結特性及修補後再破壞特徵。最後配以顆粒力學個別元素法進行模擬

，據以掌握無機聚合物修補混凝土缺陷後介面黏結行為。研究結果顯示，在無機聚合物力學特性方面，影響因子以OH- (M)為主，與SiO2 (mol)有交互影響作用。OH-濃度越高無機聚合物之視凝聚力及聚合程度亦隨之增加，而OH-與SiO2搭配比例不同，可形成不同的Q4(nAl)配位結構進而造成力學特性差異。此外，無機聚合物破壞模式受聚合程度與應力狀態影響顯著，於單軸壓縮條件下呈脆性破壞特徵，圍壓上升漸轉變為略具延性之特性。在修補黏結方面，提出的力學模式，可考量無機聚合物修補混凝土缺陷後介面之黏結特性。依介面強度參數繪製之夾層試體受力破壞包絡線，可判斷不同受力狀態下之破壞模式。另透過實驗得知，以水淬高

爐石添加燃煤飛灰製備之無機聚合物介面黏結力最佳，黏結介面之正向勁度與正向應力具指數之關係，整體之修補成效無論圍壓大小皆可高達95%以上。在數值模擬方面，採個別元素法可明確模擬出無機聚合物、水泥砂漿基材及修補後不同夾層傾角試體在單軸壓縮試驗條件下之力學行為及破壞形態，模擬所得結果皆吻合試驗值。本研究運用實驗設計法及統計分析方法，無論是於無機聚合物力學特性方面或數值模擬，所提出之複迴歸方程式，模式可靠度皆可達80%以上，極具參考之價值與意義。