第三節耐久混凝土 第三節耐久混凝土 第三節耐久混凝土
「 耐 久 性 」 顧 名 思 義 會 讓 人 首 先 聯 想 到 使 用 壽 命 ， 所 以 材 料 之 耐 久 性 意 謂 著材 料 的 使 用 年限。 ACI Committee 201 對混凝土耐久性的定義如下：耐久性 係 指 其 抵 抗 自 然風 化作 用 、化 學及 有害 物質 侵 蝕、 磨耗 及其 它劣 化 過程 的能 力
[67]。
混 凝 土 是 一 種 具 多 孔 隙 的 複 合 式 材 料，容 易 因 體 積 膨 脹 收 縮 現 象 而 產 生 內 應 力，亦可能許多外界的有害因子藉由孔隙入侵導致混凝土的耐久性降低。混 凝 土 耐 久 性 的 檢 驗 方 法 中 ， 最 常 見 的 有 快 速 氯 離 子 穿 透 試 驗 法 (Rapid Chloride Permeability Test, RCPT)、 圍 塘 試 驗 法 (Ponding test)， 這 兩 試 驗 法 主 要 是 以 電 能 驅 動 和 自 然 擴 散 兩 種 不 同 的 傳 輸 機 制 來 檢 測 混 凝 土 內 部 結 構 的 緻 密 程 度 。 由 於 RCPT 按 照 ASTM C1202 規 定 只 需 試 驗 時 間 6 小 時，而 圍 塘 試 驗 法 依 照 AASHTO T259 的 建 議 至 少 需 90 天 的 長 期 浸 置 才 可 用 以 評 估 混 凝 內 部 劣 化 ， 分 析 也 較 繁 雜 ， 因 此 本 計 畫 僅 使 用 RCPT 及透水試驗法來說明案例中混凝土的耐久性。
5-3-1 試驗案例 5-3-1-1 試驗材料
稻 殼 灰：在 不 同 溫 度 條 件 下 燃燒時，稻殼灰外觀上會有不同的顏色變化，如圖 5-39 所 示。本 計 畫 所 採 用 的 稻 殼 灰 屬 二 次 再 利 用 的 副 產 品，原 一 次 再 利 用 時 主 要 作 為 造 紙的燃料，燃燒的平均溫度約 450oC~650 oC。稻 殼
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
Z s
M OPM D
Moisture content (%)
灰的 比 重 為 1.98，化學及物理性質詳列於表 5-3 與表 5-4。
拌合 用 水：請參閱 5-1-1-1。
天 然 粗 粒料：請參閱 5-1-1-1。
天 然 細粒料：請參閱 5-1-1-1。
水 泥 ： 請 參 閱 5-1-1-1。
飛灰：請參閱 5-1-1-1。
水淬高爐石粉：請參閱 5-1-1-1。
圖 5-39 不同燒結溫度的稻殼灰 (資 料來源資 料來源資 料來源資 料來源 ：：：： 本研究整理本研究整理本研究整理本研究整理 )
5-3-1-2 試驗配比
本計畫主要選擇水膠比 0.35 及 0.65 兩種差異較大的配比來進行比較，礦物摻料選 擇飛灰、水淬高爐石粉、稻殼灰等並依配比個別取代水泥重量的 30%，為了考量工作 度，部份配比中添加強塑劑，配比設計如表 5-24 所示。
表 5-24 耐久混凝土配比( kg/m3)
編號 水膠比 水 水泥 飛灰 水淬高爐石粉 稻殼灰 粗粒料 細粒料 藥劑 C3 220 629 - - - 841 585 1.89 F3 220 440 189 - - 809 562 1.89 S3 220 440 - 189 - 836 581 1.89 R3
0.35
220 440 - - 189 782 544 6.29
C6 220 338 - - - 983 683 -
F6 220 237 102 - - 964 670 -
S6 220 237 - 102 - 978 680 -
R6
0.65
220 237 - - 102 952 661 1.69 (資 料來源資 料來源資 料來源 ：資 料來源：：： 本研究整理本研究整理本研究整理 ) 本研究整理
編號說明：C 表示普通混凝土；
F 表示飛灰；
S 表示水淬高爐石粉；
R 表示稻殼灰；
數字表示水膠比 0.35(3)、0.65(6) 5-3-1-3 試 驗 方 法
快速氯離子穿透試驗(RCPT)
本試驗依據 ASTM C1202 規定之方法進行試驗，圓柱試體在水中分別養護至適當 齡期取出後再以混凝土切割機切割，取試體中央部分橫向尺寸(D)為 10 cm 及縱向尺寸 (H) 5 cm 之兩試片進行氯離子快速滲透試驗，切割完成後將試片烘乾並靜置 24 小時，
接著使用防水材料將試片四周塗封並置入真空室中，利用真空幫浦抽氣使得真空度達 到 1 mmHg 大氣壓並保持真空度 3 小時。之後，打開止水閥讓已沸騰過的蒸餾水(須冷 卻後)流入真空室直到蒸餾水蓋過試片，再打開真空幫浦開始續抽且必須續抽一個小時 以上。關掉真空幫浦後打開真空室使空氣進入真空室並取出試片浸置水中 18±2 小時，
接著將試片安裝於電滲槽中。其中陰極槽放入 3%之氯化鈉溶液，陽極槽放入 0.3N 之 氫氧化鈉溶液，確認試片與電滲槽之間不漏水後即完成整個電路的配置，電滲試驗的 配置如圖 5-40 所示。
試驗時外加 60V 的定直流電壓，通電後便可得到第 0 小時的電流值，之後每半個
小時記錄一次直到 6 小時後試驗完成，代入所記錄每半個小時的電流值於以下公式便 可計算出總通過電量：
Q=900(I00 +2I30 +2I60+LLLL+2I300 +2I330 +I360) (5-4) 式中，
Q : 總通過電量(coulombs)
I0 : 外加電壓後初始的電流值(amperes) It : 外加電壓後第 t 分鐘的電流值(amperes)
若試體的直徑非 9.5 cm，則依據 ASTM C1202 規範必須修正總通過電量公式：
Q Q
s = x ×( X. 9 5)2
(5-5)
式中：QS : 試體直徑為 9.5cm 之總通過電量(coulombs) QX : 試體直徑為 x cm 之總通過電量(coulombs) X : 試體直徑(cm)
圖 5-40 RCPT 試驗配置 (資 料來資 料來資 料來資 料來 源源源 ：源：：： 本研究整理本研究整理本研究整理本研究整理 )
5-3-1-4 試 驗 結 果 與 討 論
耐 久 混 凝 土 抗 壓 強 度 試 驗 結 果
表 5-25 為 耐 久混 凝 土 抗 壓 強 度 的 試 驗 結 果，整 理 後 於 圖 5-41 及 圖 5-42 分 別 顯示水膠比 0.65 及 0.35 試體的抗壓強度。
3% NaCl
0.3n NaOH 鈦網
表 5-25 耐久混凝土抗壓強度試驗結果(MPa)
RCPT 試 驗 結 果
圖 5-45 不同水膠比 6 小時累積總通電量
圖 5-47 6 小時累積總電量(水膠比 0.65) (資 料來源資 料來源資 料來源資 料來源 ：：： 本研究整理：本研究整理本研究整理 ) 本研究整理
耐 久 性 評 估
AASHTO T277 利 用 累 積 總 電 量 來 評 估 混 凝 土 的 氯 離 子 穿 透 能 力 ， 共 分 成 高、中 等、低、非 常低或微量等五級，可據此來解釋混凝土的緻密性與耐久性，
評 估 表 如 表 5-26 所示。
表 5-26 累積通過電量對氯離子穿透指標評估表
(資 料來源資 料來源資 料來源資 料來源 ：：： AASHTO T277, 2006) ：
圖 5-48 為統整耐久混凝土 6 小時的累積總電量，可根據表 5-26 的規定加以說明並 整理如表 5-27 所列。
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000
F6 R6 C6 S6
charge passed (coulombs)
圖 5-48 耐久混凝土 6 小時累積總電量