Page 43 - 健康與建築第三卷二期
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研
混凝土於不同環境溫度下力學性質之探討 34 究
論
文
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溫度下,為了解其相關安全設施之混凝土材料的 珠以及鋼碎片等,來取代部份傳統混凝土之粗細
力學性質變化為本研究之動機。
骨材,達到高密度 (3000kg/cm3) 且具良好抗輻
射之混凝土材料。有關高密度混凝土應用於抗輻
核燃料乾式貯存護箱使用之混凝土材料須長 射性質方面。Bashter 使用鈦鐵礦砂 (Ilmenite) 拌
期處於較高溫環境下 (95C )。常重混凝土於過去 製高密度混凝土,探討其對輻射之防護效果。
的使用經驗中,約 95C之溫度下,對強度的影 Ibrahim 探討高密度混凝土材料使用於屏蔽構物
響不明顯,但耐久性方面的資料較欠缺。重質混 所造成能量衰減之機理。Makarious et al. 研究中
凝土組成材料中,重金屬與水泥漿體的熱膨脹係 指出:利用鈦鐵礦可有效降低熱中子所引發之二
數較大,且混凝土承受張應力之能力較低,受溫 次 γ- 射線能量,並且有效增加對輻射線的防護
度影響時,可能由於膨脹量的差異產生微裂縫, 效果。Sakr 研究中指出,使用鈦鐵礦砂 (Ilmenite)
影響混凝土的強度。
或重晶石 (Baryte) 拌製之高密度混凝土,其抗輻
射能力比以一般骨材拌製之混凝土約高出 30%,
本研究擬採用重質混凝土與常重混凝土,比 顯示高密度混凝土於抗輻射性質方面雖具正面效
( Rockwell
較兩種混凝土材料長期處於較高溫度環境下 約 益。曾經在含硼元素之高密度混凝土研
95C ) 與常溫下 (23C ) 進行抗壓強度、劈裂強 究上指出:富含硼元素之材料用於混凝土中會增
度、彈性模數試驗比較其力學性質之差異變化。
加對熱中子的防護效果,並且不會產生高能量的
二次 γ- 射線,因此可用於核子防護用途,但其
二、高密度混凝土材料
可能影響混凝土的凝結時間或因含雜質而影響強
度。Akkurt 等指出:含重晶石混凝土強度及水灰
有鑑於核燃料乾式貯存護箱之高密度混凝 比對於抗輻射的能力較無直接的關係,混凝土本
土需長期處於約 95C之溫度下,故本研究採 身的密度將直接影響衰退係數之大小。
用高密度混凝土與常重混凝土來比較其力學行
三、研究設計
為。本研究中之高密度混凝土定義為選用比重較
重之粒料,使其拌和後之硬固混凝土單位重為
3300~3500kg/m3。
本試驗所使用之材料為水、水泥、強塑劑、
粗骨材、細骨材與鐵礦砂石。就各材料性質、配
高密度混凝土為理想的輻射屏蔽材料,高密 比設計、配比編號與試驗方法加介紹如下 :
度混凝土材料的組成有水、水泥、礦砂、金屬骨
材及其他摻料,以達到高密度之目的,其功能 (一)粗粒料性質
主要是利用水、礦砂及金屬骨材有效降低輻射穿
透力和吸收輻射之效能,於同樣程度之防護作用 本試驗所使用之粗粒料有兩種,分別為常重粗
( )
下,其斷面厚度較傳統混凝土可減小許多。例如: 粒料與鐵礦石 重質 。其物理性質如表一所示。
核電廠、中子加速器、醫院等,常利用高密度混 J
our
凝土來降低輻射穿透力。
(二)細粒料性質
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一般高密度混凝土骨材通常會使用赤鐵礦、 本試驗所使用之細粒料有兩種,分別為常重細 h a
重晶石、蛇紋石、含硼材料、鈦鐵礦、鑄鐵、鋼
粒料與鐵礦砂 ( 重質 )。其物理性質如表二所示。
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表一. 粗粒料物理性質 ect
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試驗項目
常重粒料
鐵礦石 ( 重質粒料 ) V
olu
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3‧
比重 (SSD) 2.740
3.749 N
um
ber
吸水率 (SSD) % 0.823 7.788
2
Ju
最大骨材粒徑 (mm)
12.500
12.500
ne
1, 2
01
6
