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成大土木系研發鋼碴比重分離法 五分鐘快速檢測

2020-10-28 22:56經濟日報 張傑

鋼碴為鋼鐵冶煉過程中所產生的副產物,近期衍伸許多社會廢污處理問題,但許多人可能不知道其中電弧爐煉鋼爐碴(石)再生粒科,雖已廣泛應用作為工程材料,但現階段仍以作為路基回填材料為主,成功大學土木工程學系黃忠信教授所研發出的比重分離快速檢測法,不僅成本低、短短五分鐘內即可檢測鋼碴成分比重,可有效協助產業解決快速檢測鋼碴問題。

依據一貫作業高爐廠與電弧爐廠不同煉鋼處理程序,可將所生成的廢棄物鋼碴,區分為轉爐石、電弧爐還原碴與電弧爐氧化碴等。由於一般鋼碴內含游離氧化鈣,待其與水接觸將生成氫氧化鈣,導致鋼碴產生體積大量膨脹現象,甚至造成內含鋼碴混凝土結構物開裂受損,故業界對其應用於水泥混凝土中作為粒料使用尚有疑慮。

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成功大學土木工程學系黃忠信教授所研發的比重分離快速檢測法,不僅成本低、短短五分鐘...
成功大學土木工程學系黃忠信教授所研發的比重分離快速檢測法,不僅成本低、短短五分鐘內即可檢測鋼碴成分比重。 張傑/攝影

但目前國內檢測鋼碴方式,多半採用pH值量測法、X-射線螢光分析與砂漿棒熱壓膨脹加速試驗等三種方法,由於鋼碴檢測時間相當費時及成本高昂,成大土木系黃忠信教授研究團隊將其鋼碴相關研發成果,申請兩項中華民國發明專利,其中之一的鋼碴檢測方法專利,建立一套具備簡易操作,與快速檢測特色的完整鋼碴檢測流程,其主要採用比重分離法,針對含游離氧化鈣之鋼碴,提供砂石粒料、新拌混凝土漿體與硬固混凝土塊等不同型態試樣的即時檢測方法。

以確認此三種不同型態試樣中,是否含有鋼碴粒料及其添加比例,配合pH值量測法與磁吸試驗法,可完整應用於砂石、預拌混凝土與混凝土結構建築物之鋼碴檢測流程。

黃忠信教授表示,此一完整鋼碴檢測流程,可提供砂石業、預拌混凝土廠、營造工程業與專業土木建築結構技師等,試驗檢測砂石粒料、新拌混凝土漿體與硬固混凝土塊等不同待測試樣中,含有何種鋼碴及其取代比例。

快速檢測的特色,主要採用比重分離法,針對含游離氧化鈣之鋼碴,提供砂石粒料、新拌混...
快速檢測的特色,主要採用比重分離法,針對含游離氧化鈣之鋼碴,提供砂石粒料、新拌混凝土漿體與硬固混凝土塊等不同型態試樣的即時檢測。 張傑/攝影

首先使用比重分離法進行初步快篩檢測,將部份待測試樣放入內含一特定液體之比重瓶中,輕搖此比重瓶後,可依據比重瓶底部鋼碴沈澱比例,判定此待試樣中,是否含有鋼碴及其取代比例,其中,新拌混凝土漿體可採用直接法或水洗法,此比重分離法適用於轉爐石、電弧爐還原碴與電弧爐氧化碴等三種不同鋼碴。

如果比重瓶底部並未產生沈澱現象,則可選用pH值量測法以篩檢脫硫碴與部分比重較小之電弧爐還原碴,若待測試樣於水中30分鐘內,其pH值隨時間產生明顯上升趨勢,則可判定此待測試樣內含有鋼碴。若pH值隨時間變化並不明顯,但是所量測獲得的溶液中之最大pH值高於9,則可配合磁吸試驗法進行檢測。

若發現磁鐵吸附粒料現象,則可判定此待測試樣中含有鋼碴。此檢測流程主要藉由比重分離法,不論是砂石粒料、新拌混凝土漿體及硬固混凝土塊等不同型態試樣,皆可於五分鐘內,完成鋼碴取代1%以上檢測,且成本相當經濟實惠,也符合產業現行快速檢測需求。

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