第二章 文獻回顧
第一節 輕質骨材混凝土之分類與特性
1、輕質骨材混凝土的分類
輕質混凝土的分類方式有多種型式，例如德國國家標準(DIN)以密度分 類，上限為 2000kg/m3；美國ASTM依用途分類為使用於結構體、預鑄板、
隔熱吸音三種；日本JIS以骨材來源分類則有天然、人造及工業副產品三種。
所有分類方式事實上都可以用骨材之種類、製造方式來區別，如膨脹黏土、
膨脹頁岩或板岩、膨脹爐石輕質骨材混凝土，以及燒結型、冷結型飛灰輕 質骨材混凝土等。[27, 28]
2、輕質骨材混凝土的特性
本章節提供有關輕質骨材混凝土的特性，以供為應用於預鑄構件時的 參考依據，其相關的性質分述如下：
(1) 單位重
輕質骨材混凝土與常重混凝土最大的差異在於單位重的大小，由 於輕質骨材的密度較一般砂石輕，因此所拌製的混凝土單位重也較 輕。輕質骨材混凝土其氣乾單位重一般均不超過 2000 kg/m3，但這種 定義並不是強制的標準，譬如ASTM規定的氣乾單位重為 1850 kg/m3 以下。不過，優良的輕質骨材混凝土其單位重應較相同配比之常重混 凝土低約 25%～40%為佳。適合作為結構用途的輕質骨材混凝土，其 單位重之要求至少在 1200 kg/m3以上，常用的輕質骨材混凝土大致在 1400 kg/m3～1800 kg/m3之間。
(2) 隔熱性能
熱傳遞係由於溫差所引起的能量輸送現象，只要物體中或物體間
程；熱對流是因液體及氣體的運動及混合，而把熱由一個地方傳送到 另一個地方，熱輻射是以看不見的波來傳送熱，類似光的傳播。
混凝土熱傳遞的方式主要為熱傳導，熱傳導為二個物體之間或一 個物體的不同部分之間，由於存在著溫度梯度而引起內能交換的現 象，稱之為熱傳導。普通混凝土或紅磚之熱傳導係數 K 介於 1.0 W/mK
～1.5W/mK，輕質骨材混凝土則因為輕質骨材內部多孔隙的特性，其 熱傳導係數可降低至 0.1 W/mK～1.0 W/mK。因此採用輕質骨材混凝 土做為建築物的外牆，將因其具有較佳的隔熱效果，而大幅降低使用 冷氣之能源消耗。輕質骨材混凝土的熱傳導係數主要與輕質骨材種 類、天然砂的用量以及混凝土的中空結構相關，天然砂的含量愈少，
輕質骨材混凝土的熱傳導係數愈低，如圖 2-1 所示[29]；而空心混凝 土若孔隙排列在垂直於熱流方向者愈多，則 K 值愈小[30]。
(3) 抗壓強度
輕質骨材混凝土的抗壓強度與其單位重有密切關係，故 CNS 3691 和 ASTM C330 中對強度性質的規定，都以單位重高低作為分級標準
（如表 2-1 所示）。抗壓強度和單位重之比例關係，是衡量輕質骨材 混凝土品質優劣的重要依據。在各先進國家，對輕質骨材混凝土均有 劃定出一抗壓強度與單位重或水泥用量之關係範圍。台灣地區生產之 膨脹頁岩輕質骨材水泥用量與混凝土強度間之關係如圖 2-2 所示[31]。
影響輕質骨材混凝土抗壓強度之因素包括輕質骨材種類、級配、
強度、水泥漿量及水灰比等。骨材粒徑愈大對混凝土強度愈不利，故 一般建議輕質骨材最大粒徑應在 25 mm 以下。輕質骨材本身具有的強 度亦會影響到其混凝土抗壓強度，其關係可由圖 2-3 說明之。輕質骨
[32]，如圖 2-4 所示。
若欲提高輕質骨材混凝土的強度，需配比較高強度的水泥砂漿
（較低水灰比），然而輕質骨材的彈性模數等於水泥砂漿彈性模數 時，混凝土的受力行為將有所改變，即圖 2-4(a)中的第一階段進入第 二階段，該分界點所對應的混凝土強度，即稱之為分界強度。進入第 二階段後，輕質骨材混凝土的強度提升較為趨緩，亦即提高水泥砂漿 的強度，將無法有效提高輕質骨材混凝土的抗壓強度，形成不經濟的 配。輕質骨材混凝土的分界強度與輕質骨材的種類有關，輕質骨材的 強度愈高，其混凝土的分界強度也愈高。圖 2-4(b)為水灰比 0.4 的常 重混凝土、輕質混凝土與水泥砂漿強度的關係，由圖中可知，輕質骨 材混凝土約在 35 MPa 時具有轉折點，即為該組配比的分界強度。
輕質骨材混凝土在同等強度下，其水泥砂漿強度將比一般常重混 凝土所用之水泥砂漿強度高，意即其需較多之水泥用量或較低之水灰 比來拌製混凝土，相對地其強度亦會發生早強現象（如圖 2-5 所示）
[31]。
水灰比對輕質骨材混凝土的工作性影響頗大；若在低水灰比時使 用全輕質骨材（輕質粗骨材+輕質砂），則混凝土的工作性將受到嚴 重影響，解決之道為增加水泥漿量或改用天然砂做為細骨材，而後者 的方式較為經濟可行。在相同水灰比下，天然砂輕質骨材混凝土之抗 壓強度較高，這點不因輕質骨材種類不同而有所差異。
(4) 劈裂抗張及彎曲強度
混凝土之張力強度較難以用直接而令人滿意的方法來量測，因 此，一般都是採劈裂或彎曲破壞之方式，間接測定其張力強度。劈裂 強度或抗彎強度均以抗壓強度為變數之函數，不過有的是以 f 'c為正 比 關 係 ， 如 Andrew ＆ Willian ； 有 的 直 接 以 f' c23 為 關 係 式 ， 如 CEB/FIP；但也有直接以 f 'c為關係式者，如柚原治美、Swamy＆