第四章 研究結果之探討與分析
4.2 淤泥流填料之配比設計
如圖 4.2 所示，淤泥流填料與前人研究之一般流填料所得結果類 似，其流度值隨水固比與灰水比之增加而增加，惟其中以水固比之影 響較為明顯(陳怡伶，2006；黃政昭，2005；蔡慕凡，2003；李銘哲，
2000)。良好流動性對工作性極具助益，然而拌合水較多易造成顆粒 離析、泌水率增加，影響流填料之品質，故流度應於符合強度與施工 性能要求之前提下，降低至最小限度。
根據 ASTM D6103 建議，適當之流度值應介於 15cm 至 20cm 之 間。就試驗結果顯示，淤泥流填料當水固比為 0.7、灰水比為 0.6～
0.75，水固比為 0.8、灰水比為 0.3～0.5；以及水固比為 0.9、灰水比 為 0.2～0.3 時，具有較理想之流度值。
4.2.2 單軸壓縮強度
強度影響回填品質及日後可能再開挖之施工性能，本研究針對不 同試驗條件進行分析與探討。試驗配比如表 4-2 所示，以下分別就灰 水比、水固比與養護齡期等影響因子加以討論。
4.4.2.1 養護條件與單軸壓縮強度之討論
養護條件對於水泥固化物強度之發育至關重要。本研究對相同試 體分別施予不同養護方式，以觀察其強度之變化。為觀察不同養護條 件 對 流 填 料 強 度 發 展 之 影 響 ， 本 研 究 分 別 執 行 封 存 養 護 (sealed curing)、水中養護與模擬現地狀況之覆土養護，觀察試體於不同養護 條件時之強度變化，其代表性結果如圖 4.3 所示。現地砂土之含水量，
依據現地量測值，控制於 10%左右。由圖得知，相同配比之淤泥流填 料於封存與水中養護狀況時，主要因為水化作用完全發揮，獲得較高 之強度，惟皆與現地實際狀況不符。依據試驗結果，覆土養護所得之 強度較為保守且亦符合現地狀況，所以本研究之後續試體皆以此種狀
態養護試體。
4.2.2.2 水固比與單軸壓縮強度之關係
如圖 4.4 至圖 4.8 所示，淤泥流填料之單軸壓縮強度(qu)隨水固比 之增加而降低，由此可知水固比有其一定之適用範圍。用水量過多易 使強度折減及骨材析離，但用水量過低亦具有不易拌合、流動性不足 及強度過高不利於再開挖等缺點(黃政昭，2005；蔡慕凡，2003)。依 據試驗結果，淤泥流填料之水固比建議以 0.7 至 0.8 較為理想。
4.2.2.3 灰水比與單軸壓縮強度之關係
淤泥流填中添加之水泥量愈多，試體之單軸壓縮強度愈高，顯示 填塞於淤泥顆粒間孔隙之水泥，藉膠結作用使淤泥顆粒緊密結合而發 揮固化效果。圖 4.9 至圖 4.11 顯示增加水泥用量有助於 qu值之提升。
當水固比為 0.7，灰水比為 0.6 時，齡期 28 天之試體，其強度已高達 2,400kPa～2,900kPa，不符合再開挖性之要求；而水固比為 0.8，灰水 比小於 0.5 時強度甚低。因此依據試驗結果，水固比在 0.7 之條件下，
灰水比為 0.6；水固比在 0.8 之條件下，灰水比為 0.5 較為理想。
4.2.2.4 齡期與單軸壓縮強度之關係
淤泥流填料因水泥之水化作用隨齡期持續發揮，故無論水固比及 灰水比之變化 qu值均隨著齡期的增加而增加(圖 4.12 至圖 4.14)，。當 水固比及灰水比較小時，齡期之影響較不明顯。依據試驗結果，並考 慮長期強度，建議最佳之水固比為 0.7、灰水比為 0.6；水固比為 0.8、
灰水比為 0.5 之強度較符合回填料之長期強度要求。
4.2.2.5 小結
綜合試驗結果如圖 4.15 所示，淤泥流填料其強度有一定之範圍，
於灰水比較低時(C/W≦0.2)，無論水固比之變化，qu值約為 400kPa。
當灰水比增加時，qu亦隨之增加，惟其增量視水固比而定。對相同灰 水比而言，高低水固比所得之 qu差值介於 700～1000kPa 之間。灰水 比愈高，差值愈大，顯示齡期 28 天之試體，灰水比為控制淤泥流填 料之主要因素。由於淤泥流填料之強度不宜過高以符合再開挖之要 求，因此依據圖 4.15 之平均值，設計強度為 2100kPa 時，建議水固 比應小於 0.7，灰水比應大於 0.5 較符合使用需求。
表 4-3 與圖 4.16 為淤泥流填料之設計配比用量，使用者可利用圖 表直接求得所需條件之淤泥流填料材料用量。由圖可知，設計強度為 2100kPa 時，其所對應之水泥用量約為 3.65kN/m3、淤泥用量約為 5.45 kN/m3及拌合水量約為 7.2 kN/m3。
4.2.3 設計配比之工程性質
本研究為提昇淤泥流填料於回填工程之應用可行性，依據配比設 計結果建議，以水固比為 0.7、灰水比為 0.6；水固比為 0.8、灰水比 為 0.5 做為代表性配比，進一步探討淤泥流填料之大地工程性質。
4.2.3.1 滲透性
澆置齡期 1 天之淤泥流填料其滲透性試驗結果如圖 4.17 所示。
滲透係數介於 10-7至 10-8 cm/sec 之間，與黏土相當，屬低透水性材料。
一般地下儲油槽之阻隔層其滲透係數須小於 10-6 cm/sec，故淤泥流填 料之低滲透性可有效應用於此種工程設施。
淤泥流填料在水固比為 0.7，灰水比為 0.6 時，滲透係數較無明 顯之依時性；惟於水固比為 0.8，灰水比為 0.5 時，滲透係數隨時間 而顯著降低，由此可以推論水固比較高之試體其孔隙內之水泥水化膠 體較不穩定，可隨時間繼續反應，造成 k 值之降低。圖 4.17 亦顯示，
由固化反應產生之膠體，填充試體顆粒間之孔隙，使水流路徑受阻造 成滲透性降低之情形，灰水比愈高，固化反應膠體愈多，故 k 值亦隨 之降低。
4.2.3.2 單向度壓密
澆置齡期 1 天之淤泥流填料其單向度壓密試驗結果如圖 4.18 所 示。試驗結果顯示淤泥流填料於水固比為 0.7、灰水比為 0.6 時，壓 縮指數(Cc)為 0.02，再壓指數(Cr)為 6.7× 10-3，壓密係數(Cv)為 7.4 × 10-4 cm2/sec；水固比為 0.8、灰水比為 0.5 時，Cc為 0.054、Cr為 2.5× 10-3 及 Cv為 1.1 × 10-3 cm2/sec。由於淤泥本身壓縮性較大，又因拌合成流 填料產生膠結作用後，使淤泥流填料之 Cc、Cr與 Cv皆隨水固比之增 加而增加，灰水比之增加而減少。依據試驗結果，於相同之前期壓密 壓力 c下，淤泥流填料於水固比為 0.8、灰水比為 0.5 條件時，其 Cc、
C
r及 Cv與水固比為 0.7、灰水比為 0.6 相較下有明顯較高之現象；原 因為水固比較高且灰水比較低時，試體水化反應較低，使固化反應產 生之膠體減少，填充試體顆粒間之孔隙也隨之減少，引發壓縮較大之 現象。因此於灰水比愈高之情況下，固化反應之膠體也愈多，可增加 填充試體顆粒間之孔隙，也可降低試體之壓縮性。4.2.3.3 單向度單式濕陷
澆置齡期 1 天之淤泥流填料其單向度單式濕陷試驗結果如圖 4.19 至 4.22 所示。Lawton(1992)指出一般濕陷潛能會隨著含水量、密度的 減少而增加，但隨著垂直應力的增加而遞減(見吳立炫，2000)。根據 試驗結果，淤泥流填料於水固比較高，灰水比較小時濕陷量較大。相 同之配比則於荷重較小時，所得之濕陷量較高。此種變化之原因，推 測水泥水化所產生的膠體鍵尚未完成，故於較低之荷重時濕陷量較
大。當承受荷重逐漸增加時，由於齡期增加水泥水化膠體已完全硬 化，故可提供較大之抗剪力，因此得以形成一穩定結構造成濕陷量較 小之現象。
4.2.3.4 養護、齡期對滲透性、強度、壓縮性及濕陷性之關係
根據試驗過程發現，強度(土中養護)、滲透性、壓縮性及濕陷性 之變化與齡期有關。強度隨齡期增加而增加，滲透性、壓縮性及濕陷 性皆隨齡期之增加而降低。由試驗結果可得知，試體強度隨齡期增加 而增加，主要因為土中養護狀態，試體中水分不易消散，使得固化作 用發揮完全，試體強度才持續增加。滲透性、壓縮性及濕陷性之試驗 主要於齡期 1 天即開始進行試驗，試體之膠結作用隨齡期之增加而發 揮更完善，故滲透係數逐漸降低、壓縮性與濕陷性隨之變小。
4.2.3.5 小結
根據試驗結果發現，淤泥流填料之設計配比其工程性質有著一定 的工程特性，滲透係數介於 10-7至 10-8 cm/sec 之間。隨著水固比愈低，
灰水比愈高的條件下，其壓縮性、滲透性與濕陷性皆符合設計配比要 求，達到其適用範圍。