第四章 混凝土及其材料之性質
4.4 水泥之性質要求
十三、屏東縣
屏東縣境內主要砂石生產河川除高屏溪主流外，尚有荖濃溪及隘寮溪、林邊溪、
枋山溪、率芒溪等；後者之上游地層均為第三紀中新世亞變質岩之盧山層，上游崩積 在河川內之砂石為頁岩、板岩、千枚岩之礫石，由於質地不佳，較不適宜做為混凝土 骨材。
十四、花蓮縣
花蓮縣砂石骨材來源主要為和帄溪、花蓮溪、木瓜溪、壽豐溪及秀姑巒溪等；因 河川多屬山高水急型，每經颱風、豪雨來襲均沖下大量砂石、礦石到下游河床，故土 石蘊藏量豐富。河川砂石主要源自中央山脈東斜面之先第三紀變質岩系，為片岩、變 質石灰岩、片麻岩及蛇紋岩等經崩解、沖刷、沈積於河川之產物；砂石因含泥量低、
粒度均勻及含砂量高，甚適合做為混凝土骨材。
十五、台東縣
本縣河川砂石之開採生產地主要有卑南溪、利嘉溪、大竹溪、安朔及三以溪等，
砂石係為黑色片岩、板岩、石英岩、變質輝綠岩等經崩解、沖積於河床之產物，甚適 合做為混凝土骨材。
於現代化工業生產上，水泥是經由原料配料、原料粉碎及拌合、燒成與研磨等過 程而製成之粉體；參閱圖 4.3，茲對其製造流程簡述之（東南水泥，2009）。
一、採礦
水泥的基本成分是碳酸鈣（CaCO3）、二氧化矽（SiO2）、三氧化二鋁（Al2O3）和 三氧化二鐵（Fe2O3）的組合，依照特定的物理和化學標準規格調製；石灰石富含碳 酸鈣(CaCO3 ) 是製造水泥的主要原料，製造一噸水泥約需 1.2～1.6 噸石灰石（碳酸 鈣含 80﹪以上）。石灰石礦經鑽孔、探測、取樣、化驗在初步確知化學成份後，炸破 運至廠區，再以碎石機破碎後儲存。
二、生料研磨
將石灰石、粘土、矽砂、鐵渣等原料以適當比例配料，在研磨機內加以粉碎，再 經均勻拌合，選粉、收塵後，存於生料庫中。
三、熟料燒成
生料在懸浮預熱式窯先經懸浮預熱塔及預熱室的燃燒，而後再經旋窯以 1,450 ~ 1,500℃高溫燒至半熔融，再掉入冷卻機中予以冷卻後是為熟料，經提運機轉運熟料 庫儲存。
四、水泥研磨
將熟料及石膏水泥磨至標準細度即成為水泥製品，之後尚需測詴強度（如卜特蘭
Ⅰ型水泥 28 天強度標準 380
kgf / cm
2）。於此製程階段，亦可依用途需求，加入適當 之矽質、鋁質或爐石粉等添加劑，而產出矽質水泥、高鋁水泥或飛灰水泥等。五、包裝
水泥出貨概分為散裝及袋裝二類，散裝水泥則由出貨口直接按地磅數卸貨至散裝
車內，袋裝水泥則由水泥儲存庫經包裝機稱重及檢斤包裝後裝車出貨。
圖 4.3 水泥製造流程示意 (東南水泥，2009)
水泥加水與砂拌合後變成砂漿，若再與碎石拌合即成為混凝土，為工程基本材料 之一。水泥種類分波特蘭水泥、天然水泥、矽灰水泥及高鋁水泥，而波特蘭水泥又分 普通波特蘭水泥及輸氣波特蘭水泥。於臺灣地區營建工程物價指數之分類裡，水泥為 水泥及其製品中類、物品項目編號 1 者，此水泥即泛指普通波特蘭水泥。於臺灣市面 常見之普通波卜特蘭水泥分第Ⅰ型、第Ⅱ型、第Ⅲ型、第Ⅳ型及第Ⅴ型五種，以下對 其性質說明之(林金面，2003b；臺灣水泥公司，2009；幸福水泥公司，2009；嘉新水 泥公司，2009)。
一、第Ⅰ型波卜特蘭水泥
又稱普通水泥，為最主要之水泥產品，係以約 88%之石灰石、約 9%之土質原料 及約 3%之石膏燒製而成。凡不特別曝露於含硫酸鹽土壤或地下水中的結構工程皆可
適用此型水泥，如舖面、人行道、鋼筋混凝土建築物、橋樑、鐵路結構、水槽、蓄水 池、管線及圬工等。
二、第Ⅱ型波卜特蘭水泥
又稱帄熱水泥，係以含鹼量低之石灰石及土質原料燒製而成，因含鹼量低，故可 避免發生鹼骨材反應，也具抗硫酸鹽特性。水泥礦物組成中之鋁酸三鈣(3CaO〃Al2O3) 含量越低，則愈具抗硫酸鹽侵蝕性能，即混凝土通常因發生式(4.1)~ 式(4.4)所列之硫 酸鹽反應而受損 (臺灣水泥公司，2009)：
（一）矽酸鈣水合作用生成氫氧化鈣 Ca(OH) 2
2(3CaO〃SiO2 )+6H2O→3CaO〃2SiO2 〃3H2O+3Ca(OH) 2 (4.1) 2(3CaO〃SiO2 )+4H2O→3CaO〃2SiO2 〃3H2O+Ca(OH) 2 (4.2)
（二）氫氧化鈣與硫酸鹽類(MgSO4)反應生成石膏(CaSO4〃2H2O)
Ca(OH) 2 +MgSO4 +2H2O→CaSO4 〃 2H2O+Mg(OH) 2 (4.3)
（三）鋁酸三鈣與石膏起水化反應生成高硫酸鋁酸鈣 (3CaO〃Al2O3〃 3CaSO4〃32H2O)
3CaO 〃 Al2O3 〃 6H2O+3(CaSO4 〃 2H2O)+20H2O→3CaO 〃 Al2O3 〃 3CaSO4 〃 32H2O (4.4)
即第Ⅱ型波卜特蘭水泥具備（1）中度抗硫酸鹽侵蝕；（2）產生中度水化熱；（3）
早期強度比第Ⅰ型水泥低，惟 90 天後長期強度較高；（4）乾燥收縮小，耐久性佳等 特性。故其不但適用於水庫﹑水壩﹑橋基﹑碼頭﹑港灣﹑濱海建築、煙囪及巨積混凝 土等工程，也適用於地下基礎工程如大樓建築地下室、地下道、下水道、隧道及地下
捷運系統等工程。
三、第Ⅲ型波卜特蘭水泥
此種水泥又稱為早強水泥或快硬水泥，其顆粒研磨較細，並增加矽酸三鈣(C3S) 含量，故拌合後較能充分發生水化作用而增加早期強度（惟會伴隨水化熱增高），而 且低溫下強度仍可發揮；適用於需要早期強度之緊急搶修工程、寒帶工程或需提早拆 模之特殊工程。
四、第Ⅳ型波卜特蘭水泥
此種水泥又稱低熱水泥，因含較高之矽酸二鈣(C2S)水化速率較慢，致所發揮之 早期強度較低；使用時應避免過早拆模及頇延長養護期；該種水泥適用於要求低水化 熱之巨積混凝土工程。
五、第Ⅴ型波卜特蘭水泥
此種水泥又稱抗硫水泥，其鋁酸三鈣(C3A)含量之規定均較他種水泥為低（<5
％），故具高度抗硫酸鹽、低水化熱及較佳耐久性，惟其強度也較他種水泥低。此種 水泥適用於高度處在硫酸鹽作用之地區，如港灣、海洋、隧道、下水溝、溫泉區等構 造物。