第三章 試驗規劃
第五節 試驗設備及試驗方法
本研究在混凝土配比試拌試驗，以及後續需進行的鋼筋拉拔試驗、快速 氯離子穿透試驗和滲透試驗，主要使用的試驗儀器設備說明如下：
(1) 混凝土單軸拌合機：採用垂直單軸拌合方式，最大拌合量約 0.02m3， 如圖 3-16 所示。
(2) 強制式水平雙軸拌和機：採用水平雙軸交叉拌合方式，每軸具四支攪 拌翼，最大拌合量約 0.1m3，如圖 3-17 所示。
(3) 萬能材料試驗機：最大載重為 180 噸，可以位移控制或力量控制加 載，如圖 3-18 所示。上下夾具共有四種不同尺寸，可以依照實驗需 求進行更換。本設備主要用以進行握裹拉拔試驗。
(4) 快速評估混凝土抵抗氯離子滲透能力試驗：試驗儀器如圖 3-19 所示，
搭載 60V 直流電壓，藉由量測得到的電流值計算 6 小時內總通過電 量，以混凝土導性的做為評估抗氯離子入侵能力的快速指標。
(5)
加壓透水試驗儀：透水試驗儀如圖 3-20 所示，可施作水壓範圍為 0~50 kg/cm2。(6) 混凝土初終凝試驗儀：試驗儀器如
圖 3-21所示。
(7) 掃描式電子顯微鏡(SEM)：試驗儀器如圖 3-22 所示。
圖 3-16 混凝土單軸拌和機
（資料來源：本研究整理）
圖 3-17 強制式水平雙軸拌和機
（資料來源：本研究整理）
圖 3-18 萬能材料試驗機
（資料來源：本研究整理）
圖 3-19 快速氯離子穿透試驗儀
（資料來源：本研究整理）
圖 3-20 透水試驗儀
（資料來源：本研究整理）
圖 3-21 混凝土初終凝試驗儀
（資料來源：本研究整理）
圖 3-22 掃描式電子顯微鏡
（資料來源：本研究整理）
2. 試驗方法
(1) 圓柱抗壓強度試驗
試拌混凝土試體於 7 天及 28 天齡期時，依 CNS 1232「混凝土圓柱試體 抗壓強度之檢驗法」之規定進行抗壓試驗(圖 3-23)：
1) 將混凝土試體從養護室取出放置陰涼處風乾後在進行試驗。
2) 先把試體底部清理乾淨，放到蓋平桌上。
3) 將石膏加水拌勻，倒到試體的頂部，蓋上玻璃片並放置水準氣泡，
使試體頂面維持水平。
4) 等大約 15 分鐘石膏乾後，將玻璃片拆除。
5) 將圓柱試體的軸心置於萬能試驗機上承壓軸的正中心處，加壓速率 保持在 150 kg/sec，試驗至試體破壞為止，記錄所受之最大載重，
該載重除以受壓面積即為該混凝土之抗壓強度。
圖 3-23 混凝土抗壓試驗
（資料來源：本研究整理）
(2) 抗彎試驗
試驗前將試體取出晾乾，於試體上畫線標示支承的間距(30cm)，再將作 為載重點之鋼棒(間距 10cm)以置於試體上方，以三分點載重方式加載 (ASTM C78，混凝土撓曲強度之標準試驗法)，如圖 3-24 所示。梁試體將於 最大彎矩斷面處產生撓曲裂縫而破壞，得到破壞載重後再利用撓曲公式計算 出抗彎強度。
圖 3-24 混凝土抗彎試驗
（資料來源：本研究整理）
(3) 握裹強度試驗
試驗齡期為 7、28 及 56 天，依 CNS 11152「根據鋼筋混凝土握裹力比 較混凝土性能試驗法」之規定進行鋼筋拉拔試驗，握裹試體安裝如圖 3-25 所示。將兩個 LVDT（100 mm）放置在萬能試驗機左右兩側柱子上，之後再 將 LVDT 測針頂住於固定在竹節鋼筋上的鐵片，測針及鐵片應保持垂直及水 平，另一支 LVDT 安裝後將其測針頂住於握裹試體上部鋼筋凸起部分，以量 測鋼筋的位移，該支 LVDT 亦需保持垂直，準備好上述工作後，將載重和 LVDT 的傳輸線接到資料接收器(圖 3-26)，歸零後即可進行試驗。握裹試驗 以每秒 20 公斤之拉拔速率施加載重於鋼筋上，並記錄載重及鋼筋與混凝土 間的滑移量之讀數，記錄至試體破壞為止。
圖 3-25 鋼筋拉拔試驗
（資料來源：本研究整理）
圖 3-26 資料擷取器
（資料來源：本研究整理）
(4) 混凝土滲透試驗
試驗前將試體取出擦乾後秤重，將試體安裝於透水試驗儀(圖 3-27)，透 水試驗儀主要由上下兩鋼盤組成，鋼盤內有橡膠環墊片，用以緊密接觸混凝 土試體使加壓的水不外洩，上下鋼盤配置有螺絲孔，可以螺絲鎖緊上下兩鋼 片。正式試驗前，先以 6~7 kgf/cm2水壓測試試體與上下鋼盤接觸是否密實，
水有無溢出現象，再以氮氣加壓 3 kgf/cm2水壓注入試體頂端，持續加壓 3 小時，取出試體量測經滲水試驗後之重量，再將試體放入烘箱烘乾 24 小時 後秤重，將滲水試驗後重量減去乾燥重之後除以乾燥重，可得混凝土滲透率。
圖 3-27 混凝土滲透試驗
（資料來源：本研究整理）
(5) 快速氯離子滲透試驗 (RCPT Test)
I0為初始電流(amperes)
圖 3-28 RCPT 試驗抽真空幫浦容器
（資料來源：本研究整理）
圖 3-29 壓克力材質的電位容器與銅網
（資料來源：本研究整理）
圖 3-30 快速氯離子穿透試驗儀試體安裝
（資料來源：本研究整理）
(6) 掃描式電子顯微鏡(SEM)觀測
A. 試驗前準備
鋼筋拉拔握裹試體經試驗後，取靠近鋼筋底層處之混凝土碎塊，進行掃 描式電子顯微鏡觀測試驗，所採用之試體將先予終止水化至試驗進行時。試 體終止水化依下列方式進行：
(a) 以甲醇取代法將試體浸於甲醇溶液中，甲醇取代試體內之水分使其 終止水化，為避免過速取代試體之微結構，碎裂試體先行浸至於內 含 10 倍試體體積之低濃度甲醇中。浸泡甲醇之容器須密封使其內 溶液不至揮發為限。
(b) 過一小時後，更換新鮮低濃度甲醇。
(c) 隔一天，更換高濃度甲醇。
(d) 進行各項微觀試驗前，將試體由甲醇溶液取出，並以 110±5℃烘箱 烘乾 24hr，並置於備有真空設備之真空乾燥皿中抽真空。
(e) 進行微觀試驗。
B. 試體處理：
將混凝土經高速切割機切割成厚度為 0.3cm 之試體，進行研磨並拋光後 進行試驗。設定研磨機之轉速(500 rpm/sec)、研磨過程中須使水及安裝砂紙 轉盤。其研磨流程如下所述：
(a) 將試樣放入研磨機，研磨所使用之砂紙為 120 番，研磨至試樣以肉 眼目測平整，沒有凹凸不平之情況。
(b) 依序使用之砂紙為 400 番，600 番，800 番，1000 番，1200 番，試 體只需在每張砂紙中研磨 60 秒即可。
(c) 換上拋光轉盤，轉速固定，拋光紙貼在轉盤上，拋光液為氧化鋁及 水之混合溶液，兩者之調配 1：50，拋光時慢慢加入拋光溶液。
(d) 每試體磨至表面光滑有反光即可。
C. SEM 觀測步驟
本試驗用之電顯微鏡 (Scanning Electron Microscope, SEM)如圖 3-22 所 示，其運作原理係將高能聚焦電子光束在試體表面掃瞄，由於試體表面鍍上 一層薄金膜，電子束接觸後便會導電產生訊號，而由接收器接收顯像於陰極 射線管(CRT)上。試驗步驟如下：
(a) 試驗用試體之甲醇終止水化後以烘箱烘乾。
(b) 將試體黏固於直徑 4cm 之不導磁圓盤上，用空氣噴槍清除其上的粉 屑，以確保受電子束打擊時，不會污染電子顯微鏡之真空管。
(c) 將真空管抽真空後，於試體上鍍上一層厚約 200Å 的金膜。
(d) 鍍好金膜的試體，放入電子顯微鏡中，經再一次抽真空後即可進行 觀察。
第四章 試驗結果與討論