第四章 試驗結果與討論
第一節 鹽池試驗結果
90 天 Ponding test 是將混凝土長期以氯離子溶液浸泡後，利用氯離子進 入混凝土的深度，評估其抵抗氯離子入侵之能力。各配比於 91 天浸泡後，進 入各深度之氯離子含量如表 4-1 與 4-2 所示。為避免取樣與淬取過程的人為 誤差，因此表中各深度混凝土氯離子含量為三個樣本之平均值，若無數據顯 現，則表示此深度氯離子含量極低或無，已低於儀器可量測濃度之下限。由 表中得知各組配比之混凝土氯離子含量均隨著深度而減少。當控制組（C）
水膠比為 0.35 與 0.45 時，氯離子進入混凝土深度約為 2.25cm 以內，而水膠 比在 0.55 與 0.65 時，約可進入 3.75cm，添加礦物摻料之混凝土（F、S、SF），
不同水膠比下氯離子進入混凝土深度約為 1.5cm~2.25cm，顯示添加礦物摻料 能有效抵抗氯離子侵入，其滲透深度較控制組（C）減少 0.75cm~1.5cm。
表 4-1 90 天鹽池試驗後不同深度下之氯離子含量（C、F 組配比）
Chloride content (% conc.mass)
Chloride content (% conc.mass) Depth
(cm) Mix
1 2 3 average
Mix
1 2 3 average 0~0.75 0.2328 0.2428 0.2005 0.2254 0.2277 0.2331 0.2198 0.2269 0.75~1.5 0.0335 0.0335 0.0315 0.0328 0.0143 0.0143 0.0162 0.0149 1.5~2.25 0.0133 0.0121 0.0143 0.0132 0.0132 0.0132 0.0132 0.0132 2.25~3 0.0080 0.0096 0.009 0.0089 0.0087 0.0111 0.0111 0.0103 3~3.75
C35
0.0085 ---- ---- 0.0085
F35
---- ---- ---- ----0~0.75 0.2350 0.2412 0.2382 0.2381 0.2535 0.2553 0.248 0.2523 0.75~1.5 0.0996 0.1006 0.1013 0.1005 0.0262 0.0262 0.0302 0.0275 1.5~2.25 0.0200 0.0171 0.0186 0.0186 0.0098 0.0093 0.0109 0.0100 2.25~3 0.0119 0.0119 0.0122 0.012 0.0103 0.0102 0.0108 0.0104 3~3.75
C45
0.0112 0.0103 0.0086 0.01
F45
0.0108 ---- ---- 0.0108 0~0.75 0.2478 0.2523 0.2485 0.2495 0.2536 0.2551 0.2606 0.2564 0.75~1.5 0.1023 0.1092 0.1008 0.1041 0.0693 0.0693 0.0712 0.0699 1.5~2.25 0.0474 0.0424 0.0454 0.045 0.0166 0.0266 0.0211 0.0214 2.25~3 0.0212 0.0249 0.0247 0.0236 0.0113 0.0113 0.011 0.0112 3~3.75
C55
0.0093 0.009 0.0112 0.0098
F55
0.0146 0.0146 0.0124 0.0139 0~0.75 0.2715 0.2683 0.2783 0.2727 0.2577 0.2612 0.2635 0.2608 0.75~1.5 0.1406 0.1452 0.1602 0.1487 0.0787 0.0786 0.0811 0.0795 1.5~2.25 0.0711 0.0711 0.0671 0.0698 0.0183 0.0194 0.0214 0.0197 2.25~3 0.0331 0.0331 0.0203 0.0288 0.0168 0.0168 0.0122 0.0153 3~3.75 0.0114 0.0114 0.0200 0.0143 0.0166 0.0135 0.0106 0.0136 3.75~4.25
C65
0.0111 0.0102 0.0102 0.0105
F65
---- ---- ----
----表 4-2 90 天鹽池試驗後不同深度下之氯離子含量（S、SF 組配比）
Chloride content (% conc.mass)
Chloride content (% conc.mass) Depth
(cm) Mix
1 2 3 average
Mix
1 2 3 average 0~0.75 0.2105 0.2179 0.2208 0.2164 0.2414 0.2408 0.2392 0.2405 0.75~1.5 0.0106 0.0108 0.0110 0.0108 0.0176 0.0158 0.0186 0.0173 1.5~2.25 0.0082 0.0109 0.0102 0.0098 0.0065 0.0111 0.0084 0.0087 2.25~3 ---- 0.0098 0.0086 0.0092 0.0102 0.0098 0.0076 0.0092 3~3.75
S35
---- ---- ----
----SF35
0.0088 ---- ---- 0.0088 0~0.75 0.2218 0.2251 0.2195 0.2221 0.2421 0.2415 0.2433 0.2423 0.75~1.5 0.0138 0.0136 0.0163 0.0146 0.0187 0.0202 0.0219 0.0203 1.5~2.25 0.0115 0.0115 0.0101 0.0110 0.0092 0.0151 0.0184 0.0142 2.25~3 0.0093 0.0093 0.0093 0.0093 0.0121 0.0121 0.0097 0.0113 3~3.75
S45
0.0124 ---- ---- 0.0124
SF45
0.0086 ---- ---- 0.0086 0~0.75 0.2280 0.2303 0.2317 0.2300 0.2419 0.2429 0.2420 0.2423 0.75~1.5 0.0185 0.0201 0.0190 0.0192 0.0366 0.0348 0.0311 0.0342 1.5~2.25 0.0112 0.0130 0.0112 0.0118 0.0100 0.0114 0.0087 0.0100 2.25~3 0.0109 0.0106 0.0109 0.0108 0.0105 0.0109 0.0081 0.0098 3~3.75
S55
0.0098 ---- ---- 0.0098
SF55
0.0089 ---- ---- 0.0089 0~0.75 0.3065 0.2966 0.3096 0.3042 0.2433 0.2444 0.2427 0.2435 0.75~1.5 0.0574 0.0569 0.0606 0.0583 0.0408 0.0458 0.0422 0.0429 1.5~2.25 0.0176 0.0146 0.0181 0.0168 0.0120 0.0093 0.0100 0.0104 2.25~3 0.0165 0.0129 0.0146 0.0147 0.0098 0.0110 0.0147 0.0118 3~3.75 0.0176 0.0110 0.0131 0.0139 0.0147 0.0093 0.0132 0.0124 3.75~4.25
S65
---- ---- ----
----SF65
---- ---- ----
----圖 4.1（a、b、c、d）顯示不同配比之混凝土（C、F、S、SF）於不同水 膠比之深度-氯離子含量關係圖，在試驗過程中，因每 0.75cm 切割一試片，
考慮每片試片於切割時約磨耗 0.25cm，故 0~0.75cm 試片之深度扣除其磨耗 以平均值 0.25cm 表示，0.75~1.5cm 之試片以 1cm 表示，以下各試片中氯離 子含量之深度均以此方式表示，每個深度皆使用 3 個不同試體試片。圖 4.1.a 得知 C 組在混凝土表層 0.25cm 內，氯離子含量隨著水膠比增加而改變，但 隨著深度增加，在深度 1cm 處，高水膠比之氯離子含量較低水膠比大，C65 之氯離子含量約為 C35 的 4~5 倍。在深度 1.75cm 處時，C65 之氯離子含量 約為 C35 的 5~6 倍；圖 4.1.b、c、d 顯示礦物摻料之混凝土（F、S、SF）之 氯離子含量變化，在混凝土表層 0.25cm 內，高水膠比與低水膠比氯離子含量 變化差異不大，但在深度 1cm 處，F55、F65 之氯離子含量為 F35、F45 的 6~7 倍；S65 之氯離子含量為 S35 的 5 倍；SF55、SF65 濃度約為 SF35、SF45 的 3~4 倍。
由以上論述得知，因低水膠比（0.35）中孔隙結構較為緻密，造成氯離 子不易侵入混凝土至更深深度，使得氯離子含量在表層持續累積。隨著水膠 比提高，混凝土結構較不密實，氯離子容易由連通之孔隙侵入混凝土，造成 混凝土在較深深度的氯離子含量仍較低水膠比高，因此混凝土表層未有累積 效應的發生，由結果顯示在相同深度下，高水膠比之氯離子含量大於低水膠 比；而添加礦物摻料（F、S、SF）因改變混凝土中孔隙大小與形狀，並於混 凝土中形成 C-S-H 膠體，而 C-S-H 膠體會吸附氯離子與形成阻擋氯離子的屏 障。所以由試驗結果顯示添加礦物摻料之混凝土抵抗氯離子入侵能力比控制 組佳。
圖 4-1 不同水膠比混凝土氯離子含量與侵入深度關係圖（a）C 組；（b）F 組；
（c）S 組；（d）SF 組
（a） （b）
（c） （d）
由於鹽池試驗中氯離子是以擴散方式進入混凝土內部，因此是典型的非
代 0，可求出混凝土表層氯離子含量，並列於表 4-3。
表 4-3 各配比之氯離子擴散係數（Dp）與混凝土表面氯離子含量
Diffusion coefficient Dp（×10-12 m2/s）
Surface chloride content Mix (%)
1 2 3 Average 1 2 3 Average
C35 1.57 1.53 1.65 1.58 0.26 0.28 0.23 0.26 C45 3.63 3.51 3.61 3.58 0.25 0.25 0.25 0.25 C55 4.29 4.32 4.15 4.25 0.25 0.26 0.25 0.26 C65 6.61 6.90 6.51 6.68 0.27 0.27 0.28 0.27 F35 1.09 1.08 1.16 1.11 0.27 0.28 0.26 0.27 F45 1.33 1.33 1.44 1.37 0.29 0.30 0.29 0.29 F55 2.39 2.44 2.42 2.42 0.28 0.28 0.28 0.28 F65 2.63 2.61 2.67 2.64 0.28 0.28 0.28 0.28 S35 1.01 1.01 1.01 1.01 0.26 0.27 0.27 0.26 S45 1.09 1.08 1.16 1.11 0.27 0.27 0.26 0.27 S55 1.20 1.24 1.21 1.22 0.27 0.27 0.27 0.27 S65 1.82 1.85 1.88 1.85 0.34 0.33 0.34 0.34 SF35 1.15 1.11 1.18 1.15 0.29 0.29 0.28 0.29 SF45 1.18 1.22 1.26 1.22 0.29 0.28 0.29 0.29 SF55 1.61 1.56 1.48 1.55 0.27 0.28 0.28 0.28 SF65 1.71 1.82 1.74 1.75 0.27 0.27 0.27 0.27
若比較Dp與水膠比之關係，如圖 4-2 所示。由圖中顯示Dp隨著水膠比
增加而有略呈線性上昇的趨勢。其中 C 組水膠比由 0.35 至 0.65 時，氯離子 擴散係數之平均值由 1.58×10-12 m2/sec 升高至 6.68×10-12 m2/sec；F 組水膠比 則由 1.11×10-12 m2/sec 升至 2.63×10-12 m2/sec； S 組與 SF 組則由 1.00×10-12 m2/sec 升至 1.85×10-12m2/sec 及 1.14×10-12m2/sec 升至 1.75×10-12m2/sec。
由以上結果得知未添加礦物摻料之控制組（C 組）氯離子擴散係數隨水 膠比升高的趨勢較添加礦物摻料之混凝土明顯，其可能為添加礦物掺料後，
所產生之水化衍生物可能堵塞混凝土中的孔隙，使孔隙結構更為緻密，造成 氯離子擴散係數較控制組小。
圖 4-2 鹽池試驗氯離子擴散係數（Dp）與水灰比之關係圖 Dp（×10-12 m2 /s）
0 1 2 3 4 5 6 7
0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 W/B
Group C Group S
Group F Group SF