試驗結果與討論

4.1 以振動夯實工法預鑄輕質骨材混凝土非結構件 4.1.1 以波索蘭材料與水泥拌製之輕質磚脫模成型分析

以波索蘭材料取代部分水泥不同體積配比及不同填充孔隙體積 比，對無細輕質混凝土磚立即脫模成型之試驗結果如表3-4.1（a）（b）

（c）所示。本研究之無細輕質混凝土磚，填充漿體需提供足夠的直立 強度於輕質骨材，方可成功脫模。故由表3-4.1 中發現無論任一種配比，

可立即脫模成型之最小填充孔隙比為 0.3，此既表示填充孔隙比為 0.3 時，填充漿體對輕質骨材始提供基本之直立強度。本研究是以漿體填 充孔隙體積比的觀念產製無細輕質混凝土，現以比表面積理論反推可 立即脫模成型之最小包裹厚度比(包裹厚度與粒徑半徑比)：

已知平均粒徑7 mm 比表面積：857

m

²

m

³

最少填充孔隙比之漿量：

V

_m=0.455×0.3=0.1365 ³ ₃

m m

粒徑平均最小包裹厚度：0.1365÷857＝0.16 ㎜ 粒徑平均最小包裹厚度比：0.16÷3.5＝0.046

由此可知，欲使無細輕質混凝土磚立即脫模成型所需之最小包裹 厚度比為0.046，此與文獻【23】之包裹厚度比 0.05 略小。現就不同之 填充孔隙體積比及波索蘭材料取代不同水泥體積配比之脫模成型分別 討論：

4.1.1.1 變化波索蘭材料取代不同水泥體積配比對無細輕質混 凝土磚脫模成型之分析

變化波索蘭材料取代部分水泥體積配比拌製成功之試驗結果，如 表 3-4.2 所示。試驗結果繪製成圖 3-4.1。本研究的無細輕質混凝土是 採點黏結骨架方式構成，由圖上結果可知在填充孔隙體積比0.3 時，其 包裹厚度0.046 略小於文獻中的包裹厚度 0.05；對無細輕質混凝土所需 直立強度尚屬不足，所以三組的水膠比還不穩定。但在填充孔隙體積

比 0.4 以上時，各組配比的水膠比已一致；此因是填充孔隙體積比 0.4 時，其包裹厚度比為0.061，比文獻之包裹厚度比 0.05 還大，故輕質骨 材間已具有足夠之直立強度來構成點黏結骨架結構，其所需黏塑性不 再隨波索蘭材料取代不同水泥體積配比變化而有所改變，故每組配比 之水膠比皆一致。

4.1.1.2 變化填充骨材孔隙體積比對脫模成型之分析

變化填充骨材孔隙體積比對脫模成型之試驗結果如表3-4.3 所示，

並將試驗結果繪製成圖 3-4.2。一般混凝土之工作性是與水灰比成正 比，水灰比愈大工作性愈佳；反之，水灰比愈小則工作性愈小黏滯性 愈大。當混凝土之骨材體積與水灰比固定下，漿體體增加時可改善其 工作性。由圖3-4.2 結果可得知，在波索蘭材料取代 30﹪水泥體積時，

其水膠比範圍介於 0.39∼0.27 間，取代 50﹪水泥體積時，其水膠比範 圍介於 0.32∼0.27 間，取代 70﹪水泥體積時，其水膠比範圍介於 0.34

∼0.27 間；在輕質骨材體積固定下，當填充骨材孔隙體積比由 0.3 增加 至0.7 時，填充漿體體積量亦隨之增加，為維持脫模成型時所需之直立 強度，則所需水膠比亦相對之降低。而三組配比之漿體填充孔隙體積 比在0.4 與 0.5 時，水膠比只相差 0.01 而已，故其填充漿體對無細輕質 混凝土磚的脫模直立強度而言，可視為一組填充孔隙比範圍；由於0.6 與0.7 的水膠比已降至 0.27，接近水泥水化所需水灰比 0.25，所以在填 充孔隙體積比0.6 以上時，無細輕質混凝土磚產製水膠比應趨於穩定。

由以上結果可得知，本研究已可成功脫模產製無細輕質混凝土 磚。欲使無細輕質磚在自動化生產過程中，具有穩定之生產，以填充 孔隙比在 0.4 以上具有較佳的穩定性。而本研究之試驗流程（如圖 3-3.1，3-3.2，3-3.3），先測試材料性質後，選定一組配比，經試拌脫 模模具脫模成型，再經震動夯實脫模成型之流程，可供業界參考應用 於新材料之產品製作。

4.1.2 以波索蘭材料取代部分水泥輕質磚工程性質分析

為了解漿體填充孔隙體積比的多寡，及波索蘭材料取代不同水泥

體積對產製無細輕質混凝土磚之各項工程性質的影響，本研究變化填 充孔隙體積比從0.3 至 0.7，波索蘭材料取代水泥體積分別為 30%、50%

和70%，探討其對單位重、熱傳導係數、抗壓強度及抗彎強度之影響。

4.1.2.1 單位重分析

表3-4.4 為變化填充骨材孔隙體積比之輕質骨材混凝土磚單位重試 驗結果，並繪製成圖 3-4.3。從表 3-4.4 中可得知隨填充孔隙比增加，

飛灰與爐石取代30%水泥體積之單位重為 761.19~1130.98

kg m

³，由圖 3-4.3 中可發現單位重隨填充孔隙體積比增加而呈線性增加；而取代 50%及 70%水泥體積配比之單位重分別介於、834.69~1143.10

kg m

³與 811.86~1036.53

kg m

³，其單位重亦隨填充孔隙比增加而呈線性增加 。 由上述所得之結論得知，當無細輕質混凝土之波索蘭材料取代水泥體 積的配比固定及粒徑不變時，其單位重隨填充孔隙漿量之增加呈線性 增加，此與文獻【23】相符。

而且從圖中可以發現在相同填充孔隙體積比下，在取代水泥體積 50%和 30%時，兩者的平均單位重相差無幾。而取代 70% 水泥體積的 這組配比，在填充孔隙體積比為0.3 和 0.4 時，其單位重和其餘兩組相 差約2.46%和 2.93%，但隨著填充孔隙體積比的增加，單位重才明顯減 少。如填充孔隙比0.5 時，減少 4.54%，0.6 時為 9.1%和 0.7 時為 9.36%。

此因是一般在相同體積下，以比重小的材料取代比重大的材料，其單 位體積重會降低，當取代量越大時，單位重下降會更明顯。所以波索 蘭材料取代水泥體積比需在 50%以上，且填充孔隙體積比在 0.5 以上 時，才有助於減輕單位重。

4.1.2.2 熱傳導係數試驗分析

一般普通混凝土的熱傳導係數約介於 1.0~1.5

kcal m

.^ο

C

.

hr

之間，而 無細輕質骨材混凝土則可大幅降低其熱傳導係數。表3-4.5 為以波索蘭 材料取代不同水泥體積配比，所產製之無細輕質混凝土磚的熱傳導係 數試驗結果，由表中可知，取代30%水泥體積之熱傳導係數介於 0.228

~ 0.323

kcal m

.^ο

C

.

hr

間，取代50%水泥體積者 0.226 ~ 0.332

kcal m

.^ο

C

.

hr

之 間，而取代 70%者為 0.215~0.282

kcal m

.^ο

C

.

hr

。而本試驗所得之熱傳導 係數與普通混凝土比較時，約只有普通混凝土熱傳導係數的 20%左 右，若與靜水的熱傳導係數 0.67

kcal m

.^ο

C

.

hr

相較，亦只有 50%左右，

故其隔熱性非常優異。若再將表中結果繪製成圖3-4.4，可發現取代 30%

與 50%水泥體積的熱傳導係數差異性不大，但取代 70%水泥體積之熱 傳導係數，隨填充孔隙體積比的增加至0.7，其熱傳導係數可降低 15%

左右。此因波索蘭材料取代水泥體積 30%和 50%的單位重相差不多，

所以兩組織熱傳道係數差異不大；而取代 70%水泥體積之單位重較其 餘兩組小，且隨著填充孔隙體積比的增加而差距更大，使得熱傳導係 數明顯降低。

而材料之隔熱性除了本身材質的影響外，亦受其孔隙與單位重之 影響。當漿體填充孔隙體積比由 0.3 增加至 0.7，將導致無細輕質混凝 土之熱傳導係數增加。所以由圖3-4.5 也可發現，當漿體填充孔隙體積 比愈大時，各組配比的熱傳導係數也會隨之增加且幾乎呈線性成長。

也就是當孔隙量愈少時，隔熱性愈差。

由於圖 3-4.3 單位重與圖 3-4.4 熱傳導係數的曲線分布極為相似，

為瞭解兩者關係，將前述之單位重與熱傳導係數結果合併繪成圖 3-4.5。由圖上可發現在相同填充孔隙體積下，各組配比之單位重與熱 傳導係數成比例關係，既單位重小之配比其熱傳導係數也隨之減少。

此因是單位重小的孔隙含量較單位重大者為多且組織較不緻密。且從 圖3-4.5 中更可發現，三組配比的熱傳導係數主要受控於單位重，而不 受波索蘭材料取代不同水泥體積的影響。因此可得知，當材料之材質 相同時，材料孔隙與單位重會同時直接影響其隔熱性，以上之結論與 文獻【6，25，28】相符。

整體而言，由於波索蘭材料取代水泥體積 50%以上時，可有效降 低單位重而使熱傳導係數降低，所以波索蘭材料有助於隔熱性。

4.1.2.3 抗壓強度試驗分析

為瞭解波索蘭材料取代不同水泥體積配比對強度成長之影響，製 作兩組試體測試 7 天及 28 天的抗壓強度，試驗結果如表 3-4.6 所示，

並繪製成圖3-4.6。從表中可發現波索蘭材料取代 30﹪水泥體積的 7 天 抗 壓 強 度 介 於 103.2~232.67

kg cm

² ， 28 天 抗 壓 強 度 介 於 136~342

kg cm

² ； 取 代 50% 水 泥 體 積 配 比 的 7 天 抗 壓 強 度 為 77.67~206.67

kg cm

²，28 天之抗壓強度為 124~230.33

kg cm

²；取代70%

的 7 天 抗 壓 強 度 為 76.67~162.33

kg cm

² ，28 天 的 抗 壓 強 度 是 91~177

kg cm

²。三組配比的7 天抗壓強度平均約為 28 天抗壓強度的 73

﹪左右，此與一般輕質骨材混凝土7 天抗壓強度約為 28 天抗壓強度的 80﹪~90%略為不同，其原因是所有文獻中提到之波索蘭材料之強度需 至晚期時，才開始發揮；且本研究所採用之飛灰為F 級，其 CaO 含量 較少，對混凝土早期強度不會有太大的幫助，所以 7 天的抗壓強度無 法如一般輕質骨材混凝土使用水泥砂漿般，為 28 天抗壓強度之 80%~90%。

當漿體填充孔隙體積比由 0.3 變化至 0.7 時，在表 3-4.6 中可發現 填充孔隙體積比0.3 時，由於漿量不足，所獲得之抗壓強度較輕質骨材 的筒壓強度 72.55

kg cm

² 提昇不大。現將三組配比 28 天抗壓強度繪成 圖 3-4.7，由圖中可發現抗壓強度隨填充孔隙體積比之增加而呈線性增 加，此與文獻【25，23】的小粒徑無細輕質骨材混凝土中，當漿體填 充孔隙體積增加時，抗壓強度會呈線性關係是相符合。

本研究所採用的飛灰為F 級，因 CaO 含量較低，所以當飛灰使用 量越大時，早期強度發展較慢；且波索蘭材料一般早期強度較差，需 至晚期強度才較優；因此，從圖3-4.7 中可發現，在相同填充孔隙體積 比下，以波索蘭材料取代 30%者強度最佳，取代 70%者強度較差。因 此可得知，無細輕質混凝土磚的抗壓強度，隨波索蘭材料取代水泥體 積的增加而降低。而再波索蘭材料取代 70%水泥體積這一組配比，當 填充孔隙體積比在0.4 時，其抗壓強度以達到 156

kg cm

²，單位重亦只

在文檔中 水庫淤泥輕質骨材產製及輕質骨材混凝土應用與推廣分項計畫三：水庫淤泥輕質骨材混凝土應用研究 (頁 116-181)