第三章 試驗規劃
第五節 試驗設備及試驗方法
1. 試驗設備
本研究在混凝土配比試拌試驗，以及後續需進行的握裹試驗、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) 強制式水平雙軸拌和機：採用水平雙軸交叉拌合式，每軸具四支攪拌 翼，最大拌合量約0.1m3，如圖3-13所示。
(2) 萬能試驗機：最大載重為 180 噸，可以位移控制或力量控制加載，如 圖 3-14 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鋼筋握裹及抗彎試驗。
(3) 抗壓試驗機：最大載重為 200 噸，以力量控制加載，用來試驗混凝土 的抗壓強度，如圖3-15所示。
(4) 快速氯離子穿透試驗儀器：試驗儀器如圖3-16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：試驗儀器如圖 3-17 所示，可施加水壓力為 0~50 kgf/cm2。
(6) 混凝土初終凝試驗儀：試驗儀器如圖3-18所示。
(7) 掃描式電子顯微鏡(SEM)：試驗儀器如圖3-19所示。
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圖3-13 強制式水平雙軸拌和機
（資料來源：本研究整理）
圖3-14 萬能試驗機
（資料來源：本研究整理）
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圖3-15 抗壓試驗機
（資料來源：本研究整理）
圖3-16 快速氯離子穿透試驗儀
（資料來源：本研究整理）
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圖3-17 透水試驗儀
（資料來源：本研究整理）
圖3-18 混凝土初終凝試驗儀
（資料來源：本研究整理）
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圖3-19 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
試拌配比混凝土試體於3、7、14、28、56 及 90 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，驗證試驗之抗 壓強度則於齡期7、14、28 及 56 天時進行，如圖3-20所示。試驗步驟說明 如下：
(a) 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。
(b) 先把試體底部清理乾淨，放到蓋平桌上。
(c) 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。
(d) 等大約 15 分鐘石膏乾後，將玻璃片拆除。
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(e) 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3-20 混凝土抗壓強度試驗
（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)以樹酯黏貼於試體上方，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3-21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。
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圖3-21 混凝土抗彎強度試驗
（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 3-22 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 3-23)，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。
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圖3-22 鋼筋拉拔握裹試驗
（資料來源：本研究整理）
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圖3-23 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3-24)，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。
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圖3-24 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)
本計畫快速氯離子滲透試驗主要參照 CNS 14795 規範進行測定與計 算。依 CNS 規範，試驗進行包含試體前處理、通電量測電荷、及計算與結 果判讀等三步驟，詳細說明如後。
A. 試體前處理
本研究採用直徑 100mm、厚度 50mm 之試體進行快速氯離子滲透試 驗，試驗前將試體置於抽真空幫浦容器中(如圖 3-25 所示)，使真空乾燥 器內壓力降低至120Pa，且維持真空狀態三小時。當真空狀態維持三小時 後，將預先準備的去氣水抽入真空乾燥器內，使試體被水淹沒，並讓真 空泵浦維持運轉 1 小時後關閉。真空泵浦關閉後，將試體浸漬於燒杯的 水中18 小時後始進行後續試驗。
B. 試體安裝與量測
將浸水的試體取出，擦乾後將試片安裝於試驗系統上。試驗系統包含 兩個施加壓克力材質的電位容器，分別安裝於試體的兩側，容器內並含 有 1 個銅網電極（20 號篩徑），如圖 3-26 所示。試體一側容器以 0.3N 氫氧化鈉（NaOH）溶液填充，是為陽極；另一側則以 3%氯化鈉（NaCl）
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溶液填充，是為陰極。兩極之間施加60 伏特直流電壓，以數據擷取器每 隔30 分鐘記錄 1 次電流值，一直到記錄 6 小時為止。
C. 計算與結果判讀
試驗記錄每30 分鐘電流量，可將數據代入下式（2-1）即可獲得累積 總電量。
Q 900 0 230 2 60 290 ⋯ 2 ⋯ 2300 360 （3-1）
式中：Q 為總通過電量(coulombs) I0為初始電流(amperes)
ti為在時間t 時的電流(amperes)。
若試體直徑不等於 95mm 時，由式（2-1）所獲致的總通過電量需加 以修正。修正式如公式（3-2），將計算的總通過電荷量乘上標準試體面 積與實際試體斷面積的比值，亦即：
Q Q 95 2
（3-2）
式中：Qs＝通過直徑為95 mm 試體的總通過電量（庫倫），
Qx =通過直徑為 x mm 試體的總通過電量（庫倫），
x =非標準試體直徑（mm）。
每個配比測試三個試體，計算平均總通過電荷量後，依 CNS 14795 規範建議，通過試片的總電荷可以評估混凝土抗氯離子穿透能力定性，
如表3-7所示。
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圖3-25 RCPT 試驗抽真空幫浦容器
（資料來源：本研究整理）
圖3-26 壓克力材質的電位容器與銅網
（資料來源：本研究整理）
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表3-7 氯離子穿透性與 RCPT 總通過電量關係 總通過電量 氯離子穿透性
<100 可忽略 100~1000 甚低 1001~2000 低 2000~4000 中
>4000 高 參考CNS 14795
（資料來源：本研究整理）
49 及C280-F70 配比組，緩凝現象相較於 C210-F60 及 C210-F70 者不明顯，如 圖4-2所示。可見水泥用量較多的配比在採用高飛灰摻量的配比設計時，有 較好的凝結時間表現，此現象與文獻[11]的研究成果相似。針對此一觀點，
在本研究辦理專家學者座談會時，有多位學者提出高飛灰摻量混凝土應朝較