減少乾縮方法

如何減少乾縮長久以來一直是許多專家學者不斷在努力的目標，若乾燥收縮 過於嚴重，除了造成美觀問題外，強度發展也會受到限制，進而影響結構物安全，

因此如何降低乾燥收縮為不可不考慮及面臨之問題，主要可以歸納出以下三點：

1.降低水灰比(水膠比) [19-20]

(a) (b)

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2.降低孔隙水的表面張力[3,21-23]

水泥質複合材料乾燥收縮機裡較為複雜，在上述提到的乾縮機理中，以毛細 管應力最具說服力；當相對濕度低於 100%時，毛細孔隙(2.5~50nm)中的水分經 由毛細傳輸現象逐漸向外移動，由於毛細管中的水因表面張力作用呈彎月面，當 內部水分向外傳輸的速度小於水分散失的速度時，彎月面上表面張力的垂直分量 對管壁產生了拉應力使曲率半徑不斷減小，膠體顆粒逐漸向內部移動，進而產生 乾燥收縮，因此減少毛細孔隙中水的表面張力，可進一步減少對孔璧的拉應力，

其乾縮應變也相對應減少。

收縮抑減劑(Shrinkage Reducing Admixture)為一種化學添加劑，添加量為水 泥重量的 1%~2%，當添加於水泥質複合材料後，因與水產生化學作用後，可大

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束制條件下，因膨脹作用產生壓應力，可抵消部分收縮所產生的拉應力，抗拉強 度在此時獲得增長，進而減少裂縫的發生。以其膨脹來源劃分，可分為硫鋁酸鹽 系、石灰系與鋁粉系三大類，其機理敘述如下：

(1).硫鋁酸鹽系膨脹劑：

硫鋁酸鹽系膨脹劑係由高鋁熟料與石膏研磨而成，其主要成分為 CaSO4，膨 脹源為鈣礬石，添加於水泥質材料中，因熟料中的鋁酸鈣 CA 及 CA2與石膏水化 反應生成鈣礬石而產生膨脹，其反應機理如下：

由反應式可知添加硫鋁酸鹽系膨脹劑可提供適當的硫酸根離子，使鈣礬石在 水泥水化塑性階段即形成，具有收縮補償之能力。

(2).石灰系膨脹劑：

石灰系膨脹劑其主要膨脹源為氫氧化鈣，研究認為造成膨脹原因為氫氧化鈣 結晶產生及結晶壓力所致。其反應機理如下：

(3).鋁粉系膨脹劑：

在鹼性水溶液中，鋁金屬會變得不穩定，會與 OH^-離子產生反應，生成鋁酸 鹽及氫氣。其反應式如下：

形成許多分散均勻的氣泡，在漿體凝固之前，因氣泡不斷的產生而體積逐漸 膨脹，隨漿體逐漸凝結，發泡反應所產生之體積變化趨於平緩，當漿體終凝後，

體積便穩定不再變化。要證實金屬鋁粉在混凝土漿體中之反應，可藉由 XRD 觀 測來確定物種，可得到物種有 gibbsite Al(OH)3、calcium aluminate Ca(AlO2)2。 4.改變孔隙大小

對於硬固水泥質複合材料之收縮行為而言，孔隙具有重要之地位。一般而 言，孔隙半徑小於 50 nm 孔隙，對於試體之乾縮與潛變有不利之影響，而大於 50 nm 孔隙則不利於試體之強度發展與滲透性。添加輸氣劑主要為改變漿體內部 之孔隙分佈，以減少漿體內部與體積收縮有關之孔隙比例。

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