第三章 混凝土
第一節 混凝土品質之影響因素
混凝土一般是由水、水泥、砂（細骨材）、石（粗骨材）所組成，
另有為符合部分情況要求而額外添加摻料。然而，混凝土品質除與組 成的配比、摻料有密切關係外，其生產、運送、澆置、養護及環境亦 有相當大的關係。
3-1-1 水泥
依國家標準 CNS 規定，卜特蘭水泥分為八型，其適用範圍如 下：
表 3-1 卜特蘭水泥之類型
水泥類型 適用範圍
第 I 型 適用於一般用途，而不需具備其他任一型水泥所具有之特 別性質者
輸氣第 IA 型 其用途同卜特蘭水泥第 I 型，且需要輸氣者
第 II 型 特別用於需要抵抗中度硫酸鹽侵蝕或中度水合熱者 輸氣第 IIA 型 其用途同卜特蘭水泥第 II 型，且需要輸氣者
第 III 型 特別用於需要高度早期強度者
輸氣第 IIIA 型 其用途同卜特蘭水泥第 III 型，且需要輸氣者 第 IV 型 特別用於需要低度水合熱者
第 V 型 特別用於需要抵抗高度硫酸鹽侵蝕者
（資料來源：國家標準 CNS 61）
而卜特蘭水泥各類型之主要成分，以下表簡略示之：
表 3-2 卜特蘭水泥各類型之主要成分[9]
水泥成分(%)
水泥類型 C3S C2S C3A C4AF CSH2
I 50 25 12 8 5
II 45 30 7 12 5
III 60 15 10 8 5
IV 25 50 5 12 4
V 40 40 4 10 4
註：表內化學簡式符號所代表之化合物如下：
C=CaO，S=SiO2，A=Al2O3，F=Fe2O3，CS=CaSO4，H=H2O 例如 C3A=3CaO．Al2O3
（資料來源：「鹽害對港灣構造物耐久性之評估」，黃仕慶，國立成功大學土木工 程研究所碩士論文，第 6 頁，87 年 6 月）
上述水泥中各種化合物水化作用之特性，以下表表示之：
表 3-3 水泥中化合物水化作用之特性
化合物 水化反應速率 水化熱 對強度之貢獻 所佔比率(%)
C3S 中等 中等 高 50
C2S 慢 低 初低後高 25
C3A+CSH2 快 非常高 非常高 15 C4AF+CSH2 中等 中等 中等 10
（資料來源：「鹽害對港灣構造物耐久性之評估」，黃仕慶，國立成功大學土木工 程研究所碩士論文，第 12 頁，87 年 6 月）
由於各類型水泥中之CSH2含量很少，故以下僅就 C3S、C2S、
C3A、C4AF 等成分之化學反應作介紹[9]：
一、矽酸三鈣 C3S（3CaO．SiO2）之化學反應
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化物，如遇有外來入侵之硫酸鹽時，單硫型鋁酸鈣水化物會
3.2.1 「海水對混凝土影響之研究」[10]
實驗試體：140kg/cm2、210kg/cm2、280kg/cm2 三種強度之混凝土
（第I 型及第II型水泥）
置放地點：高雄港81 號碼頭三個位置、試驗室養護池 期程：1996.8.12.~1997.4.1.（約 8個月）
一、選用之混凝土試體
採用三種配比，其強度分別為 140kg/cm2、210kg/cm2、 280kg/cm2，水灰比分別為0.807、0.651、0.551，又各有使用 第一型水泥及第二型水泥，故共計六組。
二、實驗步驟
將試體分組，置於海面下、潮位帶、海面上，以及試驗 室中養護，而養護時間分別為 7 天、14 天、28 天、60 天、
90天及180 天，試體數量合計576個，其實驗項目包括：
（一）抗壓試驗
（二）混凝土pH值
（三）體積變化
（四）含氯量測量 三、實驗結果
（一）置於海面下、潮位帶之試體中，水灰比較高者其早期強 度在 28 天前有提高的趨向，但無助於最終強度之提 升；而水灰比 0551 之試體其第 180天之抗壓強度平均 為室內養護試體之0.9 倍，顯示海水有抑制弱化低水灰 比時抗壓強度的傾向。
（二）經本研究測知，混凝土於凝固後之pH值約在 13以上。
然而隨著置於海水中之時間增加，混凝土 pH值有降低 之趨勢。在 180 天內所測之結果，0~2.5 公分處平均降 為13 以下，2.5~5公分內仍有13以上。
（三）氯離子滲透量隨時間增長而增加，隨水灰比增大而增 加。在海面下試體之氯含量，經比較結果，使用第二型 水泥之試體較使用第一型水泥者為大之傾向，而在潮位 帶則有使用第一型水泥者較第二型水泥者氯含量稍高 的傾向。
（四）孔隙比較大之試體，有較高之氯含量。
3.2.2 「鹽害對港灣構造物耐久性之評估」[9]
實驗試體：混凝土圓柱試體
養護：分為海水養護、二氧化碳養護
期程：28天、60 天、90天、120天、150天及 180天 一、選用之混凝土試體
製作直徑15cm 高30cm 的圓柱形混凝土試體計 80個，
分成對照組（第一組）、海水養護組（第二組）、海水養護加 乾溼循環組（第三組）、二氧化碳養護組（第四組），及二氧 化碳加乾溼循環組（第五組）等五組，其齡期為 28 天、60 天、90天、120天、150天及 180天。
二、實驗方法
（一）混凝土抗壓實驗
（二）混凝土圓柱試體分裂抗張強度試驗
（三）中性化深度量測
圖 3-1 抗壓強度與材齡之關係
（資料來源：「鹽害對港灣構造物耐久性之評估」，黃仕慶，國立成功大學土木工 程研究所碩士論文，第 48 頁，87 年 6 月）
二、三、四、五組的抗壓強度在90天以後大多小於 第一組，顯然促進法對混凝土的劣化有加速作用。
三、五組於材齡60天以前之抗壓強度上升較快，過 了60 天以後，抗壓強度則迅速下降，甚至比二、四組更 低，尤其是第三組。顯示潮間帶的混凝土由於遭受乾溼 循環作用，有加速鹽害及中性化反應的現象，所以品質 劣化較快。
（二）混凝土圓柱試體分裂抗張強度試驗
圖 3-2 劈裂強度與材齡之關係
（資料來源：「鹽害對港灣構造物耐久性之評估」，黃仕慶，國立成功大學土木工 程研究所碩士論文，第 51 頁，87 年 6 月）
分裂抗張強度變化趨勢大致與抗壓強度相似。三、
五組受乾溼循環作用，致使品質劣化較為快速，但 60 天前之強度仍上升較快。
圖 3-3 中性化深度與材齡之關係
（資料來源：「鹽害對港灣構造物耐久性之評估」，黃仕慶，國立成功大學土木工 程研究所碩士論文，第 54 頁，87 年 6 月）
由上圖可看出，乾溼循環有促進中性化發展之趨勢。
（四）氯離子濃度測定
圖 3-4 氯離子濃度與材齡之關係（距表面之深度 0~2.5cm）
（資料來源：「鹽害對港灣構造物耐久性之評估」，黃仕慶，國立成功大學土木工 程研究所碩士論文，第 56 頁，87 年 6 月）
由第二、三組之表現得知，乾溼循環確有促進鹽害 之作用。