4-1 試驗計畫
本研究依據計畫要求,並參考國內外相關研究資料及報告,擬定 出開發無細骨材混凝土本土化配比之試驗計畫。其中除採用北部地區 常用之骨材及砂石原料,並針對九二一震後建築廢棄物利用需求,嘗 試應用拆除廢棄物做為混凝土骨材來源,其再生粗骨材來自於原竹山 鎮大禮路300 號,屋齡約 25 年因地震損害之 RC 加強磚造三層樓房:
取樣後委由楠桻實業有限公司進行機械處理,並經破裂成粒徑通過
3 4/ "篩號之骨材,使成可資利用之再生粗骨材。
4-1-1 試體準備與製作
本試驗使用3/4"一般骨材、3/4"再生骨材以及水泥等為無細骨材混 凝土之基本材料,透過不同重量骨材、砂與水泥的比例並調整拌合用 水,直至骨材完全為漿體包覆後,始完成拌和程序。而後製作φ=10cm
×20cm 之圓柱抗壓試體、φ=10cm ×20cm 圓柱劈裂試驗試體、φ=10cm
×20cm 圓柱透水試驗用試體以及 7.5 cm ×7.5 cm ×28 cm 之中點抗彎試 驗用試體,試驗試體如圖4-1∼4-3 所示。
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圖 4-1 抗 壓 試 驗 用 試 體
圖 4-2 抗 壓 試 驗 用 試 體
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圖 4-3 抗 彎 試 驗 ( MOR) 用 試 體
4-1-2 試驗內容
試驗參數
各試體養生至固定齡期後,依據標準方法,進行相應的力學試驗。
各試驗變數說明如下:
(一) 骨材種類:一般3/4"骨材、3/4"再生骨材等。
(二) 骨材/水泥之重量比為 15、10、6 等三種。
(三) 砂/水泥之重量比為 0、1、1.25、1.5 等三種。
(四) 各配比試驗進行之項目:
1.七天、二十八天齡期之抗壓試驗。
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2.二十八天齡期之抗彎試驗。
3.二十八天齡期之劈裂試驗。
4.二十八天齡期之透水試驗。
試驗方法
試驗進行之方法以規範規定為主,說明如下:
(一) 抗壓試驗:依據CNS 1232 抗壓試驗法規範進行試驗。試驗 架設如圖4-4 所示。
圖 4-4 抗 壓 試 驗 機 及 抗 壓 試 驗 試 體
(二) 抗彎試驗:依據CNS1234 中心點載重法規範進行試驗,試體與 試驗儀器見圖4-5。
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圖 4-5 抗 壓 試 驗 機 及 抗 彎 試 驗 試 體
(三) 劈裂試驗:依據CNS 3801 劈裂抗張強度試驗法進行試驗。
(四) 透水試驗:依據Darcy 公式,使用圖 4-6 之簡易試驗架設。量測 試體長度L、截面積 A 並量取單位時間內之流量 Q 後,則可計 算透水係數 K=ρ×L×Q /(A×H),式中ρ為水的密度,試驗儀 器如圖4-7。
注水
Q H 水頭容器
試體 量杯 電子秤 穩壓容器
圖 4-6 透 水 試 驗 試 驗 架 設 示 意 圖
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圖 4-7 透 水 試 驗 儀 器 架 設
4-2 使用一般骨材(3/4"骨材)之試驗結果 4-2-1 抗壓試驗
表 4-1 為使用一般骨材之抗壓試驗結果,其七天齡期之抗壓試驗 強度分別由 1.2 MPa 到 10.6 Mpa 不等,二十八天齡期之抗壓試驗強度 分別由 1.3 MPa 到 11.8 Mpa,各相同砂/水泥重量比例的配比間(除了 砂/水泥重量比例為 0 的配比外)皆呈現骨材/水泥比例越大則強度下 降的趨勢。就固定骨材、水泥重量比(15/1、10/1 以及 6/1 等),變化 砂含量的狀況而言,除完全無砂的強度稍高外,其餘砂重量比 1、1.25、
1.5三者間,其強度的差異分別為 35%、7.5%、7.1%,顯示砂量增高 強度變化趨緩。
50
51
0 2 4 6 8 10 12 14
15 0 1 10 0 1 6 0 1 15 1 1 10 1 1 6 1 1 15 1.25 1 10 1.25 1 6 1.25 1 15 1.5 1 10 1.5 1 6 1.5 1 骨材-砂-水泥 重量比
抗壓強度(MPa)
七天齡期 二十八天齡期
圖 4-8 各 配 比 之 抗 壓 試 驗 結 果
4-2-2 抗彎、劈裂試驗
無細骨材混凝土之拉應力以抗彎及劈裂試驗加以評估,而抗彎試 驗則以梁形式進行試驗,於試體中點施加荷載,透過彎矩求算初始開 裂的彎曲強度(MOR),此試驗結果亦可為評估鋪面混凝土的重要指標 之一,劈裂試驗為使用標準圓柱試體於其側邊加上徑向壓力,以評估 鋪面材料的指標。雖是如此,一般來說此二者間具有相當密切的關係,
且抗彎強度(MOR)的值會較劈裂強度的值大上許多。
而根據此試驗中的試驗結果(表4-2)顯示,彎曲強度與劈裂強度 的關係如圖 4-9 所示,二者間幾乎成線性關係,此重要的結果,可謂 爾後鋪面設計的依據。
52
53
y = 0.6998x0.973 R2 = 0.9543
0 0.5 1 1.5 2
0 1 2 3
抗彎強度(MPa)
劈裂強度(MPa)
圖 4-9 抗 彎 強 度 與 劈 裂 強 度 關 係 圖
圖 4-10 為粗骨材/細骨材/水泥等不同重量比例之配比試驗結果,
根據試驗之狀況顯示其與骨材/水泥的比例越高,其抗彎與劈裂強度呈 現遞減的趨勢,且摻入砂的效果並不顯著。
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
15 0 1 10 0 1 6 0 1 15 1 1 10 1 1 6 1 1 15 1.25 1 10 1.25 1 6 1.25 1 15 1.5 1 10 1.5 1 6 1.5 1
骨材-砂-水泥重量比之配比狀況
抗彎強度(MPa) MOR
劈裂強度
圖 4-10 各 配 比 之 抗 彎 及 劈 裂 強 度 比 較 圖
54
55
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06
15 0 1 10 0 1 6 0 1 15 1 1 10 1 1 6 1 1 15 1.25 1
10 1.25 1
6 1.25 1 15 1.5 1 10 1.5 1 6 1.5 1
骨材/砂/水泥重量比例之配比狀況
透水係數(cm/sec)
圖 4-11 各 配 比 間 之 透 水 係 數 比 較
4-3 使用再生骨材之試驗結果 4-3-1 抗壓試驗
表 4-4 為使用再生骨材拌和條件與七天、二十八天齡期抗壓試驗 結果。其結果顯示使用全級配之再生骨材,其抗壓強度有較高的強度 表現,其主要因素當是由於全級配再生骨材的堆積較為密實所致。其 較之一般骨材之試驗結果其約為相同配比使用一般骨材的0.42 倍~1.04 倍,圖4-12 為各配比間之比較結果。
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為使用全級配再生骨材之試體
圖 4-12 各 配 比 不 同 齡 期 之 抗 壓 強 度 比 較 圖
4-3-2 抗彎、劈裂試驗
此試驗中的試驗結果(見表4-5)顯示,彎曲強度與劈裂強度間具 有相當密切的相關性。其比較使用一般骨材之相同配比而言,抗彎強 度上約為一般骨材配比的0.42 倍至 1 倍不等,而劈裂強度上則為一般 骨材配比的0.55 倍至 1.05 倍左右,普遍有較弱的狀況。再生骨材用於 鋪面上,MOR、劈裂強度的控制應為相當重要的控制因素,其各配比 間抗彎與劈裂強度之比較見圖4-13。
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
15* 1 10* 1 6* 1 15 0 1 10 0 1 6 0 1 15 1 1 10 1 1 6 1 1 15 2 1 10 2 1 6 2 1
再生骨材/回收砂/水泥重量比例之配比狀況 MPa
MOR 劈裂強度
圖 4-13 不 同 配 比 之 抗 彎 及 劈 裂 強 度 比 較
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4-3-3 透水試驗
無細骨材混凝土使用再生骨材之透水試驗的結果於表 4-6 中顯 示,其大抵隨粗骨材/水泥的比例越高而遞減。就相同之粗骨材/水泥的 比例而言,其亦隨砂量的增加而減少。其量值約在0.01 cm / sec 至 0.069 cm / sec 間,皆屬良好之透水材料。各配比之透水係數整理如表 4-6 所 列。各配比之比較亦繪製於圖4-14 中。其較使用一般骨材者的相同配 比而言,其有1.03 倍~1.34 倍的增加幅度。
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08
15* 1 10* 1 6* 1 15 0 1 10 0 1 6 0 1 15 1 1 10 1 1 6 1 1 15 2 1 10 2 1 6 2 1
再生骨材/回收砂/水泥之重量比例配比狀況
透水係數(cm/sec)
* 為使用全級配再生骨材之試體
圖 4-14 不 同 配 比 間 之 透 水 係 數 比 較
60
61
G-split R-split 相對 百分
62
y = 2.4298x-0.7401 R2 = 0.2412
63
y = 2.7958x
1.2817R
2= 0.9278
0 4 8 12 16
0 1 2 3
抗彎強度(MPa)
抗壓強度 (MPa )
圖 4-16 抗 壓 、 抗 彎 強 度 關 係 圖
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