內政部建築研究所委託研究報告
年度
高飛灰摻量混凝土與鋼筋間握裹強度之研究
內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告
中華民國
107 年 12 月
高飛灰摻量混凝土與鋼筋間握裹強度之研究
受委託單位：建國科技大學 研究主持人：吳崇豪 共同主持人：林喻峰 研究員 ：黃中和 研究助理 ：丑倫彰內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告
中華民國
107 年 12 月
(本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見) PG10702-0007I 目 次 目 次 ... I 圖 次 ... III 表 次 ... VII 摘 要 ... IX 第一章 緒 論 ... 1 第二章 文獻回顧 ... 5 第一節 飛灰混凝土的應用 ... 5 第二節 混凝土與鋼筋的握裹行為 ... 13 第三節 飛灰混凝土的耐久性 ... 19 第四節 國內外有關本案之研究情況 ... 22 第三章 試驗規劃 ... 25 第一節 試驗材料 ... 25 第二節 混凝土配比 ... 27 第三節 試體模具製作 ... 29 第四節 混凝土拌製及澆置 ... 32 第五節 試驗設備及試驗方法 ... 36 第四章 試驗結果與討論 ... 49 第一節 混凝土新拌性質 ... 49 第二節 混凝土抗壓強度 ... 53 第三節 抗彎強度試驗結果 ... 59 第四節 鋼筋拉拔握裹試驗結果分析 ... 62 第五節 滲透試驗結果 ... 83 第六節 快速氯離子滲透試驗結果 ... 85
II 第八節 飛灰摻量檢測技術可行性評估 ... 88 第九節 相關規範/規定研修建議 ... 90 第五章 結論與建議 ... 91 第一節 結論 ... 91 第二節 建議 ... 94 參考文獻 ... 95 附錄一 期初審查會議與回應 ... 99 附錄二 期中審查會議與回應 ... 102 附錄三 第 1 次工作會議 ... 106 附錄四 第 2 次工作會議 ... 107 附錄五 第 1 次專家學者座談會議紀錄 ... 108 附錄六 第 2 次專家學者座談會議紀錄 ... 110 附錄六 飛灰混凝土施工注意事項 ... 114 附錄七 結構混凝土施工規範-高飛灰摻量混凝土(建議條文草案) ... 123 附錄八 施工綱要規範-高飛灰摻量混凝土(建議條文草案) ... 125
III 圖 次 圖1-1 研究流程圖 3 圖2-1 飛灰的微觀結構 5 圖2-2 握裹力的組成 14 圖2-3 鋼筋與混凝土間的支承力 17 圖2-4 中興工程研究大樓 22 圖2-5 猶他州議會會堂 23 圖2-6 加州柏克萊大學社會發展前瞻科技研發中心 23 圖2-7 北京中央電視台總部大樓 24 圖2-8 Purdy’s Warf大樓 24 圖3-1 飛灰 26 圖3-2 抗壓試驗試體模具(左)及抗彎試驗試體模具(右) 30 圖3-3 氯離子滲透試驗模具(左)及滲透試驗模具(右) 30 圖3-4 鋼筋握裹試體模具 31 圖3-5 圍束(左邊)與無圍束(右邊)握裹試體模具 31 圖3-6 圍束用之鋼筋籠 31 圖3-7 混凝土坍度試驗 33 圖3-8 抗壓試驗試體 33 圖3-9 抗彎試驗試體 34 圖3-10 滲透試驗試體(左)及氯離子滲透試驗試體(右) 34 圖3-11 篩除粗骨材 35 圖3-12 試體養護 35 圖3-13 強制式水平雙軸拌和機 37 圖3-14 萬能材料試驗機 37 圖3-15 抗壓試驗機 38 圖3-16 快速氯離子穿透試驗儀 38
IV 圖3-17 透水試驗儀 39 圖3-18 混凝土初終凝試驗儀 39 圖3-19 掃描式電子顯微鏡 40 圖3-20 混凝土抗壓強度試驗 41 圖3-21 混凝土抗彎強度試驗 42 圖3-22 鋼筋拉拔握裹試驗 43 圖3-23 資料擷取器 44 圖3-24 混凝土滲透試驗 45 圖3-25 RCPT試驗抽真空幫浦容器 47 圖3-26 壓克力材質的電位容器與銅網 47 圖4-1 試拌混凝土C210系列各式配比初終凝時間 51 圖4-2 試拌混凝土C280系列各式配比初終凝時間 52 圖4-3 驗證混凝土各式配比初終凝時間 52 圖4-4 試拌混凝土C210系列各式配比抗壓強度 56 圖4-5 試拌混凝土C280系列各式配比抗壓強度 56 圖4-6 驗證試驗混凝土C210系列各式配比抗壓強度 57 圖4-7 驗證試驗混凝土C280系列各式配比抗壓強度 57 圖4-8 驗證試驗混凝土C350系列各式配比抗壓強度 58 圖4-9 配比C210系列混凝土抗彎強度 60 圖4-10 配比C280系列混凝土抗彎強度 60 圖4-11 配比C350系列混凝土抗彎強度 61 圖4-12 無箍筋圍束混凝土拉拔握裹試驗之載重－位移關係圖 70 圖4-13 有箍筋圍束混凝土拉拔握裹試驗之載重－位移關係圖 70 圖4-14 不同飛灰含量對無箍筋圍束混凝土拉拔握裹試驗之影響 71 圖4-15 不同飛灰含量對有箍筋圍束混凝土拉拔握裹試驗之影響 71 圖4-16 C210F00握裹試驗結果 74
V 圖4-17 C210F25握裹試驗結果 75 圖4-18 C210F60握裹試驗結果 76 圖4-19 C280F00握裹試驗結果 77 圖4-20 C280F25握裹試驗結果 78 圖4-21 C280F60握裹試驗結果 79 圖4-22 C350F00握裹試驗結果 80 圖4-23 C350F25握裹試驗結果 81 圖4-24 C350F60握裹試驗結果 82 圖4-25 混凝土滲透率 84 圖4-26 飛灰摻量與混凝土總電荷量關係圖 (28天齡期) 87 圖4-27 飛灰摻量與混凝土總電荷量關係圖 (56天齡期) 87
VII 表 次 表2-1 各國國家標準規範要求飛灰之化學和物理性質 8 表2-2 各國對飛灰混凝土的規範 9 表2-3 CNS 3036 對飛灰的品質要求 10 表2-4 典型不同煤礦來源所收集飛灰之化學成分 11 表2-5 混凝土暴露於去冰鹽下對卜作嵐材料之限制量 (ACI 318-95) 12 表3-1 飛灰化學成分與物理性質表 26 表3-2 常重骨材基本性質 27 表3-3 試拌試驗變數 27 表3-4 試拌試驗混凝土配比 (1m3) 28 表3-5 驗證試驗變數 29 表3-6 驗證試驗混凝土配比 (1m3) 29 表3-7 氯離子穿透性與 RCPT 總通過電量關係 48 表4-1 試拌試驗混凝土新拌性質試驗結果 50 表4-2 驗證試驗混凝土新拌性質試驗結果 51 表4-3 試拌試驗混凝土抗壓強度 55 表4-4 驗證試驗混凝土抗壓強度 55 表4-5 混凝土抗彎強度 59 表4-6 無箍筋圍束鋼筋混凝土拉拔握裹應力試驗結果 (7 天齡期) 62 表4-7 有箍筋圍束鋼筋混凝土拉拔握裹應力試驗結果 (7 天齡期) 63 表4-8 無箍筋圍束鋼筋混凝土拉拔握裹應力試驗結果 (28 天齡期) 64 表4-9 有箍筋圍束鋼筋混凝土拉拔握裹應力試驗結果 (28 天齡期) 65 表4-10 無箍筋圍束鋼筋混凝土拉拔握裹應力試驗結果 (56 天齡期) 66 表4-11 有箍筋圍束鋼筋混凝土拉拔握裹應力試驗結果 (56 天齡期) 67 表4-12 混凝土滲透試驗結果 84 表4-13 飛灰混凝土 RCPT 總電荷試驗結果 (28 天齡期) 86
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IX 摘 要 關鍵詞：高飛灰摻量混凝土、握裹應力、耐久性 一 、 研 究 緣 起 在鋼筋混凝土的設計中，鋼筋與混凝土間的握裹應力是設計上的重要考 量因子，因為應力的傳遞是藉由握裹力來進行，良好的握裹應力為鋼筋混凝 土安全設計的重要關鍵之一。為增進鋼筋與混凝土間的握裹品質，可於混凝 土中加入飛灰，以改善鋼筋與混凝土間的界面強度，提升鋼筋與混凝土的握 裹性能，惟現行規範對飛灰摻量的限制是否過於保守，若可增加飛灰摻量並 仍保有鋼筋與混凝土間的握裹性能，將可減少水泥用量，達成綠色混凝土節 能減碳的目標。 二 、 研 究 方 法 及 過 程 本研究於試拌試驗階段規劃2 種抗壓強度高飛灰摻量混凝土(210kgf/cm2 及280kgf/cm2)，5 種飛灰取代水泥用量，分別為 0%、25%、50%、60%及 70%， 抗壓試驗齡期有3 天、7 天、14 天、28 天、56 天及 90 天，試驗項目有混凝 土的坍度試驗、凝結時間試驗及抗壓強度試驗，之後依專家學者座談會建議 增加混凝土強度等級，於後續鋼筋拉拔握裹及耐久性等驗證試驗規劃3 種混 凝土抗壓強度(210kgf/cm2、280kgf/cm2及350kgf/cm2)，3 種飛灰取代水泥用 量(0%、25%及 60%)，2 種鋼筋握拉拔裹試體(有圍束及無圍束)，試驗齡期 有7 天、28 天及 56 天，探討高飛灰摻量的混凝土對鋼筋握裹應力的影響， 並進行混凝土滲透試驗及快速氯離子滲透試驗，試驗齡期有28 天及 56 天， 解析高飛灰摻量混凝土的耐久性。
X 三 、 重 要 發 現 高飛灰摻量混凝土由於飛灰摻量多，飛灰的性質及來源品質的穩定性影 響化學藥劑(如高性能減水劑)效能發揮非常明顯，在配製此類混凝土須注意 飛灰品質的管控及化學藥劑的選擇，並應進行試拌以確認混凝土各項性質符 合設計需求。 由鋼筋拉拔握裹試驗結果可知，早齡期時(28 天以前)，無論有無圍束， 握裹應力主要跟混凝土抗壓強度有較明確之關係，跟飛灰的摻量關係較不明 顯；晚齡期時(28 天以後)，飛灰的卜作嵐反應提高了混凝土的緻密性及強度， 使得握裹應力明顯增加，尤其在高含量飛灰(60%)的狀態下，不論箍筋有無 圍束，此趨勢均相當明顯。 分析鋼筋拉拔握裹載重－位移關係發現，無圍束試體在載重達到極限握 裹應力後的位移不大，但力量已大幅降低；有圍束試體在載重達到極限握裹 應力時，鋼筋與混凝土產生明顯的相對位移，但試體未明顯開裂，極限強度 後，雖有明顯位移，但力量下降幅度較為緩慢。含有較高飛灰摻量的混凝土， 其極限狀態下的握裹應力也相對的提高，不論試體有無圍束，其結果均反應 出此一現象。 混凝土滲透試驗方面，齡期 28 天時，混凝土試體滲透率有隨抗壓強度 增加而減少的趨勢，受飛灰摻量影響的狀況則不明顯；齡期 56 天時，飛灰 摻量的影響逐漸明顯，混凝土試體滲透率有隨抗壓強度及飛灰摻量增加而減 少的趨勢，惟需注意飛灰摻量越多，混凝土抗滲透能力需於晚齡期才能有效 發揮。 快速氯離子滲透試驗(RCPT)結果顯示，普通混凝土(未摻飛灰)隨設計強
XI 度提高或齡期增長，對氯離子滲透通電量有降低的趨勢，不論28 天或 56 天 齡期，僅有配比 C350-F00 混凝土屬於中等滲透性，其餘配比組均有較高氯 離子穿透性，顯示其耐久性較差。隨著飛灰摻量及齡期的增加，混凝土之抗 氯離子滲透能力更為提升，惟飛灰摻量增加對抗氯離子滲透性之效果也隨之 遞減。 四 、 主 要 建 議 事 項 根據高飛灰摻量混凝土與鋼筋間握裹強度之研究執行過程中的發現，本 研究提出下列具體建議。以下分別從立即可行建議及長期建議加以列舉。 建議一 研擬高飛灰摻量混凝土使用規範：立即可行之建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院公共工程委員會、內政部營建署 本研究及相關高飛灰摻量混凝土研究成果指出，經由合宜的配比設計可 產製理想的高飛灰摻量混凝土，可證該類混凝土擁有實際應用的價值，惟國 內尚未有相關使用規範可遵行，本研究已研擬該類混凝土使用規範建議草 案，可供相關權責單位參考作為後續該類混凝土使用規範制定之參考。 建議二 研發高飛灰摻量混凝土相關製品：中長期性建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：臺灣電力股份有限公司綜合研究所 高飛灰摻量混凝土具有節能減碳、環保及再利用等眾多優點，可說是一
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種綠色的混凝土，除可作為鋼筋混凝土的材料外，還可製作成各式混凝土製 品，如屋瓦、地磚、透水混凝土等，若可進一步研究此類製品的配比設計、 工程性質及耐久性，研發符合需求的產品，可有效減少水泥的用量並增加飛 灰再利用的價值，亦可呼應政府推動綠建築、綠建材的政策，一舉數得。
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ABSTRACT
Keywords: high volume fly ash concrete, bond strength, druability
1. Purpose of Research
In the design of reinforcement concrete, the bond strength between reinforcing bar (BR) and concrete is an important design factor. Because the stress is transmitted by the bond between RB and concrete, the good quality of bond strength is important to design the reinforcement concrete successfully. In order to ensure the bonding quality between RB and concrete, adding fly ash to concrete could improve the interfacial strength between RB and concrete, improving the bond strength. However, whether the current regulations limit the amount of fly ash is too conservative. If the amount of fly ash can be increased and the bond performance between reinforcing bar and concrete is still maintained, the cement can be reduced. The goal of energy saving and carbon reduction of green concrete can be achieved.
2. Metho dology and Process
In this study, two kinds of compressive strength of HVAC (210 kgf/cm2 and 280 kgf/cm2) are designed to the trial mixing test, and
five kinds of fly ash replaced cement dosage, which are 0%, 25%, 50%, 60% and 70%, the experimental ages of compression test are 3-day, 7-day, 14-day, 28-day, 56-day and 90-day. The experimental items have the tests for setting time, slump and compressive strength of concrete. Then, based on the test results and the
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recommaditions of experts and scholars, it is increased one of concrete strength for test. Therefore, there are three kinds of compressive strengths (210 kgf/cm2, 280 kgf/cm2 and 350 kgf/cm2)
in the bond strength and durability tests, and three kinds of fly ash replaced cement dosage (0%, 25% and 60%), two types of bond specimens (with and without confinement), three test ages (7-day, 28-day and 56-day), to investigate the bond strength of RB and HVAC. The tests about the durability of concete include concrete permeability test and rapid chloride ion permeability test, and the ages are 28-day and 56-day.
3. Important Findings
Due to the high amount of fly ash added in HVFAC, the properties of fly ash and chemical agent (such as High Range Water Reducer) affect obviously the performance of HVFAC. It is necessary to pay attention to control the qualities of fly ash and chemical agent for the designing of HVFAC. It should be tested to confirm that their properties meet the design requirements of HVFAC.
According to the results of pull-out test at the early age (before 28 days), regardless of bond specimens with confinement or not, the bond stress is mainly related to the compressive strength of concrete, however, it is not obvious related to the amount of fly ash. At the later age (after 28 days), the compressive strength and density of concrete increase by the increase of fly ash, resulting in a significant increase in the bond stress, especially in the case of high content of fly ash (60%), regardless of bond specimens with confinement or not.
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The measured load versus slip relationship for pull-out test specimen shows that non-confined specimens have little related displacement after the load reaching the peak load, and the bond stress has been greatly reduced. The confined specimens have obvious related displacement between reinforcing bar and concrete when the load reaches to the peak load, and it does not appear obvious cracking yet. After peak load, the related displacement of specimen is still obvious, and the bond stress decreases slowly. The specimen containg lager amount of fly ash has higher ultimate bond stress at the peak load, no matter whether the specimen is confined or not.
In the water permeability test, the permeability of concrete specimen decreases with the increase of compressive strength at the age of 28-day. However, the phenomenon is affected by the amount of fly ash was not obvious. At the age of 56-day, the influence of fly ash is gradually obvious, and the permeability of concrete specimens decreases with the increase of compressive strength and fly ash. However, it should be noted that the concrete specimens with large amount of fly ash have the better impermeability in the later age.
The results of rapid chloride ion permeation test (RCPT) indicate that ordinary concrete (without fly ash) has a decrease amount of chloride ion permeation with the increase of compressive strength or age. Regardless of the ages of 28-day or 56-day, only the specimen C350-F00 has the better impermeability, and the other specimens have poor impermeability (low durability). As the amount of fly ash and the age increasing, the impermeability of concrete against chloride ion is further improved. However, the effect of increasing the amount of fly ash against chloride ion permeability
XVI will also decrease.
4. Majo r R ecommedatio ns
1) Immediate implementation:
Sponsor Agency: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior
Co-sponsor Agency: Taiwan Power Company
The bond mechanism between HVFAC and RB involves many factors, such as the mechanic behavior of reinforced concrete, the diameter, the spacing and the number of reinforcing bar, and the quality of of fly ash must be also strictly controlled. In the further study, it can consider the production of reinforcement high volume fly ash concrete beams, and incorporate fly ash produced by different thermal power station to invesgiate the bond behavior.
2) Long-term implementation:
Sponsor Agency: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior
Co-sponsor Agency: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior
HVFAC is a kind of green concrete. It has many advantages such as energy saving, carbon reduction, environmental protection and reuse. Besides being used as reinforcement concrete materials, it can also be made into various concrete products such as roof tiles, floor tiles and permeable concrete. If it can further study the mixing design, engineering properties and durability of these concrete products, which can effectively reduce the amount of cement and increase the reuse value of fly ash. It can also echo the government's promotion of green buildings and buinding materials.
1 第一章 緒 論 1. 研究緣起 混凝土為現今最普遍的營建材料，人類的活動範圍內充滿著混凝土的 產品，然而混凝土中的水泥在產製的過程非常耗能，每生產1 噸的水泥，約 產生0.9 噸的 CO2，對地球的環境造成嚴重的影響。近年已有許多研究針對 高飛灰摻量混凝土進行探討，藉由大量添加飛灰取代水泥來拌製混凝土， 降低水泥的使用量，使高飛灰摻量的混凝土成為一種節能環保的混凝土。 由於相關研究目前尚止於開發高飛灰摻量混凝土的配比設計，並未探討該 類混凝土與鋼筋間的握裹作用機理，為有效拓展高飛灰摻量混凝土的應用 價值，使其可應用於鋼筋混凝土中，本計畫旨在進行高飛灰摻量混凝土之 鋼筋拉拔試驗，探討飛灰取代水泥的用量對混凝土與鋼筋間握裹強度的影 響。 2. 研究背景 鋼筋混凝土的設計中，混凝土與鋼筋間的握裹強度將決定鋼筋混凝土 是否可安全使用的重要因素，現行鋼筋混凝土的設計是以混凝土的抗壓強度 來推算混凝土與鋼筋間的握裹強度，不過自921 大地震後，台灣有關鋼筋混 凝土的設計都須考量耐震，是以各類鋼筋混凝土結構的鋼筋根數增加且排列 更加密集，澆置混凝土的過程中，容易因施工品質不佳、震動搗實不足，造 成混凝土與鋼筋間界面的水袋、氣孔過多，使混凝土與鋼筋間的握裹強度降 低。 此外，隨著環保意識的抬頭，台灣在混凝土的節能、減碳及經濟性力求 突破，產、官、學界推動相關研究多年，內政部建築研究所於民國98 至 101 年分別辦理「綠混凝土性質與指標之研究」、「建築廢棄混凝土磚瓦再利用之
2 CO2減量效益評估之研究」、「永續混凝土材料之實驗開發與應用研究」及「使 用爐碴(石)對於混凝土力學與耐久性能之研究」等計畫，探討混凝土節能減 碳後的各項力學性質及耐久性，研究成果豐碩。 近年來國內外有關混凝土節能、減碳的技術，逐漸朝高飛灰摻量混凝土 的配比設計進行探討，對於飛灰取代水泥用量超過50%的高飛灰摻量混凝土 已有不錯的研究成果產出，惟對於該類混凝土應用於鋼筋混凝土設計的研究 尚未完整，本研究即針對高飛灰摻量混凝土與鋼筋混凝間的握裹強度進行探 討，以利拓展高飛灰摻量混凝土的應用範圍。 本研究流程規劃如圖1-1所示。
3 圖1-1 研究流程圖 （資料來源：本研究整理） 研究計畫成立 試驗設計 文獻蒐集 研究規劃 高飛灰摻量混凝土配比設計 試體製作 鋼筋握裹試驗 成果報告 計畫完成 混凝土耐久性試驗 試驗結果分析 混凝土新拌性質試驗 研擬規範、規則研修建議 期末報告 期中報告 專家學者 座談會 專家學者 座談會
5 第二章 文獻回顧 第一節 飛灰混凝土的應用 1. 飛灰的來源 臺灣目前於混凝土內摻用的飛灰，主要來自臺灣電力公司火力發電 廠，其燃燒煤炭所剩下的灰燼視為「煤灰」。火力發電廠燃燒的煤炭會先經 過磨成粉狀微粒在進行燃燒，稱為微飛燃燒方式，燃燒後約有 80%的灰燼 會隨著燃氣上升，當煙氣循煙道流到靜電集塵器時，煙氣中的灰燼將被吸 附下來，此部分的煤灰稱為「飛灰」；另一部分煤灰之粒徑較粗，重量較 大，會直接掉到鍋爐底部則稱為「底灰」，底灰不適合使用於混凝土。飛灰 從集塵器底部灰斗以壓縮空氣輸送到灰倉，以供外界利用。全世界每年由 發電廠生產的飛灰量約8000 萬噸，佔飛灰來源的總量的 90%以上[1]。 由於煤粉燃燒時，較細的顆粒會隨氣流流經燃燒區，立即熔融成水滴 狀，經由空氣急速冷卻後就將熔融時因表面張力作用形成的圓珠形態保留下 來，因此飛灰的顆粒形狀主要呈現玻璃球狀(圖 2-1a)，有些飛灰會形成非玻 璃球體的多孔玻璃體(圖 2-1b)和燃燒未完整的碳粒(圖 2-1c)，兩者含量過多 時會導致飛灰的需水量增大。 (a) 玻璃球狀 (b) 多孔玻璃體 (c) 碳粒 圖2-1 飛灰的微觀結構 （資料來源：參考文獻[2]）
6 飛灰的粒徑約為0.4~100μm，非常微小，比表面積約 2000~5000cm2/g， 品質良好的飛灰呈玻璃球體，成分中約85%以上是矽、鐵、鋁、鎂、鉀、鈉 等的氧化物。自 1940 年末期起，飛灰就已經使用於混凝土工程及海中結構 物。飛灰的比重比水泥輕，約為2.0 至 2.5，細度也可能大於水泥，因此比表 面積較大，拌合混凝土時的需水量會增多[1]。 由於大部分的飛灰屬於鹼性，摻入混凝土中會增加混凝土的鹼性。基於 飛灰較細和球體外型，加入飛灰可改善新拌混凝土的工作性和泵送性；再 者，以飛灰取代部分水泥有助於降低水泥水化反應產生的熱並增加其晚期強 度，這種性質對水壩、大型基礎、橋墩和橋梁等巨積混凝土結構物相當重要 [1]。 此外，由於飛灰本身的化學成分、微觀結構和顆粒型態等特徵，在取代 部分水泥應用於混凝土結中可產生以下效應[2]： (1) 卜作嵐反應 水泥水化反應會生成弱相物質Ca(OH)2 (氫氧化鈣)，飛灰在有水的狀態 下可與氫氧化鈣反應，消耗氫氧化鈣並生成有強度的矽酸鈣 (C-S-H 膠體) 填充於氫氧化鈣原本占有的空間，減少混凝土與骨材及鋼筋界面的氫氧化 鈣，使界面的水袋、孔隙變少，降低混凝土的孔隙率，提高混凝土的耐久 性，改善混凝土中各項界面的品質，提升鋼筋混凝土整體的強度及耐久性。 (2) 顆粒形態效應 飛灰顆粒大多為實心或空心玻璃球體，可在新拌混凝土中起「軸承效應」 的作用，減少顆粒間的內磨擦阻力，使新拌混凝土的流動性比無添加飛灰的 傳統混凝土來的好，具有減水作用。 (3) 微集料效應 品質良好的飛灰其細度比水泥大，可均勻分布在水泥砂漿內，填充孔隙
7 和毛細孔，改善混凝土的孔隙結構，增加混凝土緻密性；同時，由於飛灰玻 璃球體非常堅硬，在混凝土中可以減緩水泥漿體的收縮，降低混凝土的潛變。 綜合而言，加入飛灰於混凝土的優點可歸納成下列幾點： (1) 增加晚期強度 (2) 降低混凝土溫度 (3) 改善工作性及泵送性 (4) 降低滲透性 (5) 改善硫酸鹽抵抗性 (6) 減少骨材鹼質反應 雖然飛灰取代部分水泥摻用於混凝土已行之多年，也從而發展出高強 度混凝土、高流動化混凝土及高性能混凝土等，惟其取代水泥之比率較為 保守，大致介於 15 ~ 25%之間[3-8]。臺灣目前已有關於高飛灰摻量混凝土 的研究成果產生[9-13]，若能進一步探討高飛灰摻量混凝土應用於鋼筋混凝 土的可行性，將有助於高飛灰摻量混凝土的推廣應用。 2 飛灰應用於混凝土之規範要求 目前行政院公共工程委員會施工綱要規範第 03050 章 V7.0 混凝土基本 材料及施工一般要求之規定，有關飛灰之條文主要以 2.1.6 礦物摻料之品質 要求為主，其內容(2)說明飛灰做為水泥摻料時，應符合 CNS 3036 之 F 類規 定。使用時應經工程司事先核可，且飛灰量不得超過水泥重量之 25%。有 關各國國家標準對飛灰規定的化學及物理性質要求如表2-1所列。
8 表2-1 各國國家標準規範要求飛灰之化學和物理性質 澳大 利亞 A.S. 1129 加拿大 CAN3-A23.5-M82 印度 I.S. 3812 Pts. 1＆2 日本 J.I.S. A6201 英國 B.S. 3892 Pts. 1＆2 美國 蘇俄 GOST 6269-63 西德 DIN 1045 台灣 C 級 F 級 ASTM C618 聯邦政府 SS-C-1760/5 CNS 3036 CNS 11271 C 級 F 級 C 級 F 級 1. 化學性質 SiO2，% (最大值) 35.0 45.0 40.0 50.0 70.0 45
SiO2+Al2O3+Fe2O3，% (最大值) 70.0 70.0 50 70 70.0
CaO，% (最大值) 6.0 MgO2，% (最大值) 5.0 5.0 4.0 5.0* 5.0* 5.0 5.0 5.0 SO3，% (最大值) 2.5 3.0 5.0 2.5 5.0 5.0 4.0 5.0 5.0 有效鹼(以 Na2O 計)，% (最大值) 1.5 1.5 1.5* 1.5* 3.0 4.0 1.5 1.5 燒失量，% (最大值) 8.0 12.0 10.0 7.0 6.0 12.0 6.0 10.0 5.0 6.0 12.0 5 含水量，% (最大值) 1.5 3.0 0.5 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 1 2. 物理性質 細度 停留45μm 篩量，% (最大值) 50.0 34 34 12.5 34 34 34 ** 34 34 34 比表面積cm2/g，% (最大值) 3200 2700 *** 2400 熱壓膨脹率，% (最大值) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 卜作嵐活性指數，與卜特蘭水泥混 合28 天強度比，%控制組 (最小值) 68(75*) 68(75*) 85* 75 75 75 85 70 75 75 75 與石灰混合7 天強度 MPa (最小值) 4.0 5.5 5.5 6.2 5.5 5.5 5.5 需水量，控制組，% (最大值) 100 95 105 105 105 105 105 105 105 乾縮量，% (最大值) 0.03* 0.03* 0.15 0.03 0.03 0.03* *任選需求；**≧50，ave ± 10 to 40μm；**≧2000，ave ± 500 (資料來源：參考文獻[1])
9
世界各國對混凝土用之飛灰品質有所要求，也均限制其使用範圍，惟 仍有某些程度的差異性，如表表 2-2 所示。美國 ASTM C618 及臺灣 CNS 3036 規 範 將 飛 灰 分 成 兩 類 ； 即 C 類 與 F 類 飛 灰 ， C 類 飛 灰 之 SiO2+Al2O3+Fe2O3至少要有50%以上，F 類飛灰則要有 70%以上，如表 2-3
所示。經不同煤礦來源燃燒而成之飛灰若，其化學成分有明顯的差異，典 型C 類的褐煤灰、次煙煤灰及 F 類的煙煤灰，SiO2佔最多數量，如表2-4所
示，其次 Al2O3、Fe2O3及 CaO 亦佔有不少的含量，只是此三種氧化物含量
因燃煤的不同而有變動，其餘氧化物（MgO，SO3）含量的差距不大。臺灣
進口的煤礦來源大都屬於煙煤，其 CaO 含量甚低，多在 10%以下，屬於 F 類飛灰；飛灰之 SiO2+Al2O3+Fe2O3總含量可超過 70%，晶相組織以矽鋁玻
璃為主，同時由於融熔之飛灰球體無法快速且均勻地冷卻，導致部分矽鋁 晶體，如石英、SiO2 (矽鎳石)、Al2O3及2 SiO2‧3 Al2O3 (莫來石)等針狀形
物質會混雜在飛灰球體內，嚴重影響低鈣質F 類飛灰之活性。
表2-2 各國對飛灰混凝土的規範
10 表2-3 CNS 3036 對飛灰的品質要求 項目 限制 標準 單位 C 類 F 類 化 學 成 分
SiO2+Al2O3+Fe2O3 最小值
% 50.0 70.0 三氧化硫（SO3） 最大值 5.0 5.0 燒失量（L.O.I.） 最大值 6.0 6.0 含水率 最大值 3.0 3.0 物 理 性 質 細度（停留在No.325 篩量） 最大值 34.0 34.0 卜作嵐活性指數 最小值 75.0 75.0 高壓蒸鍋膨脹率或收縮率 最大值 0.8 0.8 與控制組之需水量比率 最大值 105 105 均質性規定：每個試樣比重及細度 值與其10 個試樣（試樣不足 10 個 時採全部試樣）之試驗平均差異值： 1. 細度；檢驗篩45μm 篩餘量（CNS 386） 最大值 % 5 5 2. 比重 最大值 5 5 任 選 規 定 氧化鎂（MgO） 最大值 5.0 5.0 有效鹼量（以Na2O+0.658K2O 計算） 最大值 1.5 1.5 複因數：燒失量與 45μm 篩篩餘量 之乘積 最大值 － 255 水泥砂漿柱體乾縮率（齡期28 天） 最大值 0.03 0.03 與水泥含鹼成份之反應性：水泥砂 漿柱體膨脹率（齡期14 天） 最大值 0.02 0.02 均質性規定：輸氣混凝土含氣量達 水泥砂漿體積之 18%時，輸氣劑量 與前十次試驗結果（不足十次時採 全部試樣）平均差異值 最大值 20 20 (資料來源：參考文獻[11])
11 表2-4 典型不同煤礦來源所收集飛灰之化學成分 化學成分 C 類飛灰 F 類飛灰 褐煤灰 次煙煤灰 煙煤灰 二氧化矽（SiO2） 44.5 38.6 49.4 三氧化二鋁（Al2O3） 18.3 19.2 23.5 三氧化二鐵（Fe2O3） 5.6 4.8 14.8 氧化鈣（CaO） 18.1 24.2 1.2 三氧化硫（SO3） 1.7 1.6 0.9 氧化鎂（MgO） 4.4 4.1 1.0 燒失量 0.7 0.5 2.9 含水率 (%) 0 0.2 0.1 (資料來源：參考文獻[11]) 由於飛灰之活性及水化反應速率皆不如卜特蘭水泥，若飛灰使用於混凝 土中係以取代水泥為策略，則於配比設計時，在固定水膠比 (W/B) 條件下， 勢必減少水泥的用量，這將會造成延長混凝土的凝結時間及降低早期強度。 為了避免因摻用飛灰而影響混凝土品質及延誤施工進度，就需要設定飛灰的 限制用量。目前混凝土工程常同時添加飛灰與水淬爐石粉二種卜作嵐材料， 或採用混合不同比例之爐灰，該二者之合計用量對混凝土性質的影響須特別 注意，例如混凝土暴露於去冰鹽環境時，其容許飛灰摻加量之規定如表 2-5 所示，其中飛灰添加仍須低於總膠結料量的25%。
12 表2-5 混凝土暴露於去冰鹽下對卜作嵐材料之限制量 (ACI 318-95) 膠結料名稱 佔總膠結料重量 （%膠結料重量） 標準規範 (1)飛灰或其他卜作嵐材料 25 CNS 3036 (2)爐石粉 50 CNS 12549 (3)矽灰 10 ASTM C1240 (4)=(1)+(2)飛灰或其他卜作嵐與爐石粉 總量 （飛灰需低於 25%總膠結料量） 50 CNS 12549 CNS 3036 (5)=(1)+(3) 飛灰或其他卜作嵐與矽灰 總量 （飛灰需低於 25%總膠結料量） 35 ASTM C1240 CNS 3036 註1：總膠結材料重量包括水泥及各項膠結性礦物摻料之總重量。 註2：表中之卜作嵐材料及爐石粉等重量是以總量計算，卜特蘭飛灰水泥或 卜特蘭高爐水泥等混合水泥中所添加之膠結材料仍應受到總量之限 制。若普通水泥中含飛灰或爐石粉時（一般含5%），其量亦受上述總 量之限制。 (資料來源：參考文獻[11])
13 第二節 混凝土與鋼筋的握裹行為 在複合材料的研究上以材料界面性質最為重要。就鋼筋混凝土而言，其 強度與軔性已被證實與混凝土及鋼筋界面之握裹力有關[14]。因為混凝土承 受張力強度的能力較差，混凝土構件所承受之張力主要由鋼筋混凝土界面之 握裹力傳遞至鋼筋上，故沿著鋼筋和混凝土界面建立的轉換行為，為相關研 究之重要基礎。 一、混凝土與鋼筋握裹力的原理 鋼筋混凝土結構物的應力傳遞是藉由的鋼筋與混凝土間的握裹力來進 行，根據 ACI Committee 408[15]的定義，握裹力是鋼筋和混凝土間的黏結 力(Adhesion) 、 摩 擦 力 (Friction Resistance) 、 和 鋼 筋 竹 節 的 支 承 力 (Rib Support)所共同組合的應力[16]。 上述各類應力所組成的握裹力作用方式如圖2-2所示，各應力作用的機 理則說明如下： (1) 鋼筋與混凝土間之化學黏結力 (Chemical Adhesion) 混凝土中水泥進行水化反應後，產生具有強度之水泥膠體反應物，並 與鋼筋在界面上形成黏結效果，此即為握裹力之ㄧ部分構件承受低應力 時 ， 握 裹 抵 抗 主 要 由 化 學 黏 結 力 所 提 供 ， 此 種 握 裹 抵 抗 力 ， 大 約 在 200~300psi[28]之間。當鋼筋滑動時，此種有限的握裹抵抗力隨即消失，因 此化學黏結力並非握裹力的主要來源[17-18]。 (2) 鋼筋與混凝土間之摩擦力 (Friction) 發生軸向相對運動時之阻抗力稱為摩擦力，一般鋼筋混凝土用鋼筋多為 竹節鋼筋，表面粗糙且具有凹凸不平的紋路，當化學黏結力喪失，且鋼筋與 混凝土間有輕微滑動發生時，握裹強度將轉由摩擦力及混凝土作用於鋼筋
14 凸緣所造成之卡楯力所共同提供。 (3) 鋼筋與混凝土間之卡楯力 為鋼筋與混凝土之間的一種互鎖作用，此種抗力是由鋼筋上突出之環 節與混凝土間之機械互制作用。此作用是構成握裹應力的最大來源，而摩 擦力及化學黏結力則為次要因素[19]。 圖2-2 握裹力的組成 (資料來源：參考文獻[20]) 無竹節之光面鋼筋的握裹力，一般認為是由混凝土的水泥漿和鋼筋表 面的黏結力所造成的。然而，鋼筋即使僅受到很低的張應力，也會發生明 顯的滑動現象，造成鋼筋和混凝土間的黏結破壞，引起鄰近混凝土的碎 裂，而僅整個滑動長度之摩擦力來抵抗鋼筋相對於周圍混凝土之移動。 竹節鋼筋的握裹強度較大，因為竹節與周圍混凝土增加支承力作用， 此為握裹力的主要來源，而黏結力和摩擦力次之。鋼筋承受較低應力時， 由黏結力提供主要的握裹力，隨著應力增加，可能在鋼筋與混凝土表面間
15
發生相對位移，造成黏結破壞，時候握裹力主要由摩擦力和支承力來提供 [21]。若繼續增加鋼筋的應力，使得鋼筋與混凝土面逐漸鬆脫，造成摩擦力 消失，最後幾乎由支承力來傳遞握裹應力，直到竹節處之混凝土被局部壓 碎或破裂，使其支承力消失而導致整體破壞。Edwards and Yannopoulos 的研 究顯示[22]，光面鋼筋的握裹強度約為竹節鋼筋的35%~50%。 二、握裹力分析 Kemp[23]曾在 LOK-TEST 試驗系統中得到壓力強度和拉拔荷重之間的 線性關係。因此進行握裹強度試驗時必須先將壓力強度的條件控制成一致， 以消除壓力強度變化對拉拔荷重之影響。 鋼筋的握裹分為兩種，即錨定握裹與撓曲握裹。錨定握裹力是以拉拔 試驗求得之握裹力，僅考慮單一鋼筋與混凝土間的握裹行為，試驗上比撓 曲握裹方便，故一般作鋼筋握裹力研究時，大多以錨定握裹的拉拔試驗進 行研究與討論。考慮單一鋼筋的握裹力機制時，鋼筋在兩斷面間的內力變 化量就是握裹力，其計算式如下[24]： s b b s
f
d
A
f
q
u
4
0 0 (2-1) 其中： u ＝握裹應力 q ＝鋼筋單位長度內的力量改變量 0＝鋼筋單位長度的標稱表面積 fs＝鋼筋單位長度內應力的改變量 A ＝鋼筋斷面積 b d ＝鋼筋標稱直徑 b16 另外，鋼筋混凝土梁構件承受撓曲載重時，就會產生撓曲握裹行為， 撓曲握裹的相較於錨定握裹，撓曲握裹的影響的因子較多，其握裹力分析 也較為複雜。Orangun 等人於 1977 年根據水壓理論[25]，探討鋼筋混凝土梁 之握裹應力分佈，從而發展出由鋼筋間距及保護層來判斷握裹力的破壞模 式，並考慮鋼筋埋設長度、保護層、鋼筋間距、鋼筋尺寸、箍筋效應以及 混凝土強度等參數，以非線性的迴歸方式，求出握裹力的計算公式： '
500
50
3
2
.
1
c b yt tr s b bf
Sd
f
A
l
d
d
C
u
(2-2) 其中 C ＝保護層厚度 d ＝鋼筋直徑 b l ＝鋼筋埋設長度 s A ＝箍筋面積 tr fyt＝箍筋降伏應力 S ＝鋼筋間距 f ＝混凝土強度 c' 三、握裹的破壞模式 鋼筋混凝土的握裹破壞大致上可以分為兩類：側向劈裂破壞（Side-split failure）和剪力拉拔破壞（Shear pullout failure）[26]。鋼筋傳遞其應力至混 凝土中的機構，主要源自於其竹節斜面上的支承力。鋼筋竹節的斜面與其 主軸方向有一斜角，其支承力並分成兩個分力，如圖2-3所示。垂直鋼筋軸 向的分力稱為徑向分力（Radial component），會造成鋼筋竹節凸緣推擠周圍 緣混凝土，而使混凝土沿垂直鋼筋之方向產生劈裂的現象，稱為側向劈裂 破壞。此破壞模式屬於脆性，其破壞所產生的裂縫除了發生在試體的受力 面 上 外 ， 還 會 在 側 面 出現 裂 縫 。另 一 個 沿 鋼 筋 軸 向 的 分 力 （Tangential17 component），是握裹力的主要來源，此軸向分力使得鋼筋竹節凸緣的混凝 土被壓碎剪斷，鋼筋被抽出，而造成剪力拉拔破壞；破壞時產生的裂縫大 部分在試體的受力面上。破壞一般發生在構件斷面較厚，保護層厚度大於 2.5 倍鋼筋直徑，及箍筋束制效應充分的情況。 圖2-3 鋼筋與混凝土間的支承力 (資料來源：參考文獻[27])
18 二、飛灰摻量對混凝土與鋼筋間握裹強度的影響 剛澆置完成的鋼筋混凝土結構，易於因搗實不確實及混凝土的泌水， 於鋼筋下方形成水袋，不利於混凝土與鋼筋間的界面強度，適當摻入飛灰 於混凝土中，則可減緩混凝土的泌水現象，改善混凝土與鋼筋間的界面強 度。 文獻[28]設計高飛灰摻量混凝土進行鋼筋握裹強度試驗，研究結果顯 示，高飛灰摻量混凝土與鋼筋的握裹強度可達自充填混凝土等級，且頂筋 效應較一般常重混凝土不明顯。文獻[29]添加飛灰、爐石粉等卜作嵐材料於 混凝土，探討卜作嵐材料用量對握裹強度的影響，研究成果指出，因晚齡 期的卜作嵐反應，添加補作嵐材料有助於提高鍍鋅鋼筋的握裹強度。 文獻[30-31]設計飛灰取代量 70%水泥用量的兩種混凝土配比，膠結料 分別為502 kg/m3及337 kg/m3，製作18 組鋼筋拉拔試體及 9 組實尺寸梁試 體，進行鋼筋握裹強度試驗，結果顯示高飛灰摻量混凝土與鋼筋間握裹強 度優於一般常重混凝土者。文獻[32]採用 70%飛灰摻量的混凝土進行鋼筋拉 拔試驗(pull-out test)，研究結果指出，高飛灰摻量混凝土的鋼筋握裹強度與 一般混凝土者差異不大，高飛灰摻量混凝土則出現較多的鋼筋拉拔劈裂破 壞。 文獻[33]設計飛灰取代水泥用量的 0%、20%、30%、40%、50%及 60% 共6 種混凝土配比，製作 54 支握裹拔出立方試體和 36 支抗壓立方試體進行 試驗，評估飛灰摻量對混凝土與鋼筋間黏結強度的影響。研究成果指出，高 飛灰摻量混凝土與鋼筋的握裹-滑移曲線圖與一般鋼筋混凝土者相似，在不考 慮飛灰取代率及相同鋼筋直徑狀況下，將實驗所得數據進行回歸分析，經由 分析結果提出修正的握裹強度模型和握裹-滑移關係模型，可用以推估高摻量 粉煤灰混凝土和鋼筋間的握裹行為。
19 第三節 飛灰混凝土的耐久性 一般混凝土內部會有氫氧化鈣存在，氫氧化鈣無強度，遇水會溶解析 出，形成白華現象，影響混凝土的美觀及使用性，氫氧化鈣析出後所留下的 孔隙也會降低混凝土的強度及耐久性。若添加適量的卜作嵐材料，如飛灰， 取代部分的水泥製作混凝土，飛灰與氫氧化鈣在有水的狀況下可進行反應， 生成具有強度膠體，填充氫氧化鈣原本的孔隙，增加混凝土的緻密性，提高 混凝土的強度。 國內有關飛灰對混凝土耐久性的影響有不少研究成果產出，惟有關高飛 灰摻量混凝土耐久性研究的成果仍不多，文獻[34]規劃三種耐久性試驗，評 估不同飛灰取代率混凝土之耐久性質，飛灰取代率最高達60%，耐久性試驗 包含快速氯離子滲透試驗、加速中性化試驗與混凝土透水試驗，研究結果指 出，隨飛灰取代率的提高，逐步降低水膠比之配比設計方法有助於降低混凝 土的滲透性質，在飛灰取代率為 20~50%之範圍可有效降低混凝土之滲透 性，當飛灰取代率過高反而有增加混凝土滲透性之現象。而在抗中性化能力 方面，隨著飛灰取代率提高其中性化反應越明顯，水泥含量低、飛灰含量高 之混凝土抗中性化能力不佳，而降低水膠比與提高膠體量之配比設計能提高 飛灰混凝土抵抗中性化之能力。 文獻[35]針對不同水膠比(0.3、0.4、0.5、0.6、0.7)，及不同飛灰含量(0%、 20%、40%、50%、60%、80%)，製作混凝土試體並進行抗壓強度、超音波 速、孔隙比、比重及吸水率、表面電阻率、及快速氯離子滲透試驗，以探討 飛灰含量對混凝土強度與耐久性的影響，並找出抗壓強度及耐久性較佳之飛 灰含量。抗壓強度試驗結果顯示，早期(齡期 7 天及 28 天)飛灰混凝土抗壓強 度皆比純水泥混凝土低。晚期強度(齡期 1 年及 1.5 年)各配比最大混凝土抗 壓強度之飛灰含量隨水膠比增加而增加之趨勢，介於17.24%~25.17%之間。 各水膠比快速氯離子滲透試驗顯示，氯離子累積電荷量皆與飛灰含量呈現出
20 二次拋物線之趨勢，在限定累積電荷量於1000 庫倫~4000 庫倫以下時可找出 各配比之飛灰含量範圍，並與各配比抗壓強度最大時之飛灰最佳含量，以交 集方式取得同一配比下符合需求抗壓強度及耐久性較佳之飛灰含量。 文獻[36]探討飛灰混凝土於快速氯離子滲透試驗(RCPT)時之電量評估標 準，提出評估飛灰混凝土調整電量之辦法。試驗方式有四種，有快速氯離子 滲透試驗(Rapid chloride penetration test: RCPT)、氯離子非穩態傳輸係數試驗 (Chloride migration coefficient from non-steady-state migration experiments: RCM)、加速氯離滲透試驗(Accelerated chloride migration test: ACMT)及貯鹽 試驗(Ponding test)。試驗結果顯示混凝土試體養護齡期 91 天後，飛灰混凝土 於飛灰取代量40%以下，對表面氯離子含量、總氯離子含量、滲透深度、傳 輸係數、擴散係數和電量均比無添加飛灰混凝土佳，抵抗氯離子侵入有良好 的效益。 另有研究成果同時摻入爐石及飛灰兩種卜作嵐材料取代部分水泥拌製 混凝土，探討混凝土的耐久性。文獻[37]配製含有飛灰和爐石兩種卜作嵐材 料的混凝土進行試驗，結果指出摻有卜作嵐材料的混凝土具有較佳的力學性 質及較低的，在相同取代量下，飛灰與爐石粉混合取代水泥之混凝土不管是 抗壓強度、電荷通過量、擴散係數、電阻率及吸水率等均優於單以飛灰取代 水泥之混凝土。水灰比相同而水泥用量不同時，混凝土之孔隙隨水泥用量降 低而增加；當粗骨材粒徑較大時，混凝土之氣體滲透係數與氯離子擴散係數 也相對增加。 文獻[38]鑽研不同卜作嵐材料添加方式對於混凝土力學性質、物理性質 及耐久性質之影響，試驗項目包括抗壓試驗、電阻量測試驗、吸水率試驗、 氣體滲透試驗、氯離子擴散試驗及腐蝕試驗等。研究結果顯示，添加卜作嵐 材料之混凝土圓柱試體的抗壓強度皆提高，其中以爐灰組(20%飛灰+20%爐 石)為最佳，高出控制組約 30~40%，且電阻係數提高、吸水率降低、氣體滲 透係數降低。氯離子擴散係數，添加卜作嵐材料之混凝土圓柱試體皆低於控
21 制組，以爐灰組(10%飛灰及 40%爐石)為最佳。腐蝕速率，在高水膠比 0.60 時，添加卜作嵐材料之混凝土圓柱試體皆低於控制組且以飛灰組(10%)為最 佳，但在水膠比0.45 及 0.35 時，只有飛灰組低於控制組。 文獻[39]利用加速氯離子穿透試驗，探討礦物摻料取代水泥重量之混凝 土耐久性研究，藉此相關性找出適當之取代重量百分比，並以抗壓強度試驗 為佐證，試驗變數包含水膠比(0.35、0.45、0.55、0.65)與礦物摻料用量為替 代水泥重量百分比0~55%之間。試驗結果顯示，混凝土中添加礦物摻料可以 降低氯離子穿透速率。飛灰取代量為25%時，氯離子穿透係數最小，水淬爐 石粉添加45%替代水泥重量之混凝土穿透係數最小，並將飛灰混凝土與爐石 混凝土配比之穿透係數進行回歸分析，於各水膠比下得到最高之飛灰與爐石 取代量且穿透係數值為最低。飛灰混凝土中水膠比與穿透係數之線性關係斜 率值，得知飛灰用量25%在水膠比變化影響最小；而爐石混凝土中水膠比與 穿透係數之線性關係斜率值，得知爐石用量55%在水膠比變化影響最小。最 後以兩者礦物摻料取代水泥重量之混凝土穿透係數與抗壓強度進行比較，得 知爐石取代量35%水泥重量之後抵抗氯離子能力比飛灰混凝土好，而抗壓強 度與穿透係數並無一定關係，故不適宜用抗壓強度評估混凝土之耐久性。 文獻[40]以飛灰混凝土進行快速氯離子滲透試驗、氯離子濃度量測及抗 壓強度試驗，研究成果指出，飛灰顆粒較水泥小，因此會改變原有的孔隙細 結構，同時也會消耗內部的氫氧根離子，在快速氯離子滲透試驗過程中，總 電量會大幅的下降，並利用對照組與飛灰組在綜合試驗結果的差異，設計出 調整電量的方法，由調整係數的結果來看，影響調整係數大小的因子有三 點：養護齡期、水膠比、以及飛灰取代量，且在取代量上有一定的範圍限制， 當飛灰取代量 50%、水膠比為 0.55~0.65 時，在總電量、總氯離子含量以及 穿透深度都有偏高的趨勢，表示飛灰取代水泥過多會導致結構的不穩定，最 後由各項實驗結果來看，當飛灰取代水泥在 30%~40%時，由各項試驗數值 所反應的結果最為良好。
22 第四節 國內外有關本案之研究情況 國內對於高飛灰摻量混凝土的研究甚多，但多為高摻量飛灰混凝土材 料的工程性質報告[9-13]，對其握裹性質的研究也未採用高摻量飛灰混凝土 [20, 28-29]。至於高摻量飛灰混凝土的實際應用案例不多，其中，中興工程 顧問社為推動國內混凝土技術之提昇，並配合全球節能減碳之趨勢，將高 飛灰摻量混凝土應用於2011 年新建中興工程研究大樓(如圖2-4所示)的連續 壁單元及基礎版，連續壁混凝土的設計強度為310kgf/cm2，基礎版部分則為 280kgf/cm2，水泥與飛灰的使用量均是1：1，是臺灣目前第一個高飛灰摻量 混凝土應用的案例[41-42]，該大樓同時取得綠建築與智慧建築標章，可說 是從建築材料到使用設計均融入環境保護的概念。 圖2-4 中興工程研究大樓 (資料來源：臺灣室內設計雜誌，https://taiwaninterior.blogspot.com/) 國外對於高飛灰摻量混凝土的應用案例甚多，應用於公共工程者，如 美國佛羅里達州陽光高架跨海大橋、日本明石大橋橋墩、英國蓋威克機場 跑道等，不甚枚舉，以下僅針對高飛灰摻量混凝土應用於建築建構的案例 進行說明：
23 1. 美國猶他州議會會堂 美國猶他州議會會堂(圖2-5)新建時，使用 4,500m3的高飛灰摻量混凝土 於地基，梁和剪力牆，減少約900 噸 CO2的排放，其水泥與飛灰的使用量為 4：5，水膠比為 0.36，設計強度為 27 MPa。 圖2-5 猶他州議會會堂 (資料來源：維基百科，https://zh.wikipedia.org) 2 美國加州柏克萊大學社會發展前瞻科技研發中心 社會發展前瞻科技研發中心(CITRIS Building，圖 2-6)新建時，使用 7000 m3高飛灰摻量混凝土於地基、剪力牆和柱，減少 CO2約 1400 噸的排 放，其水泥與飛灰的使用量為 1：1，水膠比為 0.35 ~ 0.37，坍度為 150 ~ 200 mm，7 天設計強度為 20MPa、28 天為 30MPa、56 天為 40MPa、90 天為 50MPa。
圖2-6 加州柏克萊大學社會發展前瞻科技研發中心 (資料來源：柏克萊大學網站，http://www.berkeley.edu/map)
24 3 大陸北京中央電視台總部大樓 北京中央電視台總部大樓(圖2-7)新建時，使用水泥與飛灰用量 1：1 的 高飛灰摻量混凝土於巨積混凝土的配比，水膠比取 0.36，搭配強塑劑控制 坍度在20~22cm。 圖2-7 北京中央電視台總部大樓 (資料來源：維基百科，https://zh.wikipedia.org) 4 加拿大哈利法克斯 Purdy’s Warf 大樓 Purdy＇s Warf 大樓(圖2-8)使用飛灰取代水泥用量 55%的高飛灰摻量混 凝土，應用於62 座大型混凝土沉箱，支撐 22 層高的辦公大樓。 圖2-8 Purdy’s Warf 大樓 (資料來源：維基百科，https://en.wikipedia.org/wiki/Purdy%27s_Wharf)
25 第三章 試驗規劃 第一節 試驗材料 本研究所使用之各種試驗材料及其性質如下所列： 1. 水：一般自來水，符合 CNS 拌合水的要求。 2. 水泥：使用台灣水泥公司所生產的 TypeⅠ普通水泥，其性質符合 CNS 61 的要求。 3. 飛灰：使用台中火力發電廠所生產的 F 級飛灰(圖3-1)所示，其基本性質 試驗結果如表3-1所示。 4. 粗細骨材：採用天然砂石，粗、細骨材之各項基本性質試驗結果列於表 3-2中。 5. 強塑劑 A：混凝土試拌試驗採用漢鴻實業股份有限公司提供之高性能混 凝土減水緩凝劑 CSC-700F，由羧酸聚合物與多種表面活性物質所組 成，比重為 1.05±0.03g/cm3，固成分為 18±3%，pH=7±3，符合 ASTM C494 及 CNS 12283 中 F 型規範。 6. 強塑劑 B：驗證試驗，如抗彎試驗、鋼筋握裹試驗、滲透試驗及快速氯 離子滲透試驗等，所拌製的混凝土採用啟欣公司生產的HICON HPC 1000 作為強塑劑，符合美國ASTM C494 TYPE-D 之規範，顏色為深褐色，PH 值為7±1，比重 1.1，固體成份 42±2%。
26 圖3-1 台中火力發電廠所生產的 F 級飛灰 (資料來源：本研究整理) 表3-1 台中火力發電廠 F 級飛灰化學成分與物理性質 試驗項目 CNS3036 規範 (%) 試驗結果 (%) 1. SiO2 Min. 70.0 50.00 85.39 2. Al2O3 28.41 3. Fe2O3 6.98 4. SO3 Max. 5.0 0.47 5. 含水量 Max. 3.0 0.13 6. 燒失量 Max. 6.0 4.62 7. 有效鹼 (as Na2O) Max. 1.5 0.18 8. Na2O --- 0.09 9. K2O --- 0.13 10. CaO (容量法) --- 5.99 11. MgO (容量法) --- 1.39 1. 密度 g/cm3 --- 2.31 2. 細度 (No.325 濕篩法) % Max. 34 13.24 3. 卜特嵐活性指數 (7 天) % Min. 75 86.78 卜特嵐活性指數 (28 天) % Min. 75 97.84 4. 需水量控制 % Max. 105 96.69 5. 健度 (熱壓膨脹試驗) % Max. 0.80 0.056
27 表3-2 常重骨材基本性質 骨材種類 基本性質 六分石 三分石 砂 比重（SSD.） 2.61 2.60 2.60 吸水率（24h） 1.05% 1.31% 1.9% F.M. - - 2.20 乾搗單位重 （六分、三分各半） 1470 kg/m3 - (資料來源：本研究整理) 第二節 混凝土配比 本研參照ACI 211.1-91 規範建議，採用絕對體積法來計算各項材料的單 位體積(1m3)用量，為了解高飛灰摻量對混凝土抗壓強度的影響，本研究參考 文獻[11]規劃 5 種飛灰取代水泥量(重量取代)，分別為 0%、25%、50%、 60%及 70%，混凝土設計抗壓強度為 210kgf/cm2及280kgf/cm2，試驗齡期為 3 天、7 天、14 天、28 天及 56 天，試體製作完成後放置於養護池中養護至 試驗齡期時取出進行抗壓強度試驗。混凝土試體的試驗變數如表3-3所示， 試拌混凝土配比則如表3-4所示。 表3-3 試拌試驗變數 設計強度 飛灰取代水泥量 齡期(天) 210 kgf/cm2 280 kgf/cm2 0% 3 天 7 天 14 天 28 天 56 天 90 天 30% 50% 60% 70% (資料來源：本研究整理)
28 表3-4 試拌試驗混凝土配比 (1m3) 試體標號 W/B 水 水泥 飛灰 細骨材 粗骨材 強塑劑A kg C210-F00 0.72 202 280 0 780 1000 0 C210-F25 064 179 210 70 790 1020 05 C210-F50 0.45 126 140 140 810 1110 3 C210-F60 0.44 124 112 168 820 1100 3.9 C210-F70 0.38 106 84 196 830 1130 4.2 C280-F00 0.60 204 340 0 740 980 0 C280-F25 0.53 180 255 85 750 1000 0.8 C280-F50 0.40 136 170 170 770 1070 2.8 C280-F60 0.37 124 136 204 780 1080 3.3 C280-F70 0.28 95 102 238 800 1120 4.9 編號說明：以C280-F50 為例，C280 代表混凝土抗壓強度為 280kgf/cm2，F50 代表飛灰取代 水泥用量的50%。 強塑劑的含水量不計入配比用水量。 (資料來源：本研究整理) 此外，參考本計畫第一次專家學者座談會與會學者意見，因水泥用量較 多時，高飛灰摻量對於混凝土強度的貢獻較為明顯，可增加一組較高強度的 混凝土作為實驗變數，故本研究參考試拌試驗結果於握裹驗證試驗規劃3 種 飛灰取代水泥量(重量取代)，分別為 0%、25%及 60%，混凝土設計抗壓強 度為 210kgf/cm2、280kgf/cm2及350kgf/cm2，試驗齡期為 7 天、28 天及 56 天，混凝土滲透及快速氯離子滲透等耐久性試驗亦製作三種強度試體進行 試驗，試驗齡期有28 天及 56 天。混凝土試體的試驗變數如表3-5所示，驗 證試驗混凝土配比如表3-6所示。
29 表3-5 驗證試驗變數 設計強度 飛灰取代 水泥量 抗壓、握裹及抗彎 試驗齡期 滲透及氯離子滲透 試驗齡期 210 kgf/cm2 280 kgf/cm2 350 kgf/cm2 0% 7 天 28 天 56 天 28 天 56 天 50% 60% (資料來源：本研究整理) 表3-6 驗證試驗混凝土配比 (1m3) 試體編號 W/B 水泥 飛灰 細骨材 粗骨材 水 強塑劑B kg C210-F00 0.72 280 0 780 1000 202 0.0 C210-F25 0.64 210 70 790 1020 179 0.5 C210-F60 0.44 112 168 820 1100 124 3.9 C280-F00 0.60 340 0 740 980 204 0.4 C280-F25 0.53 255 85 750 1000 180 0.8 C280-F60 0.36 136 204 780 1080 124 3.3 C350-F00 0.42 450 0 850 850 189 4.5 C350-F25 0.38 338 113 850 850 171 4.5 C350-F60 0.28 180 270 875 875 126 7.4 (資料來源：本研究整理) 第三節 試體模具製作 為解析高飛灰摻量對混凝土與鋼筋間握裹強度的影響，本研究利用試拌 完成的各組配比拌製高飛灰摻量混凝土，以鋼製模具製作ψ100mm×200mm 圓柱抗壓試體及方形抗彎試體(圖 3-2)、PVC 塑膠圓環製作ψ100mm×50mm 和ψ150mm×50mm 的滲透試驗及快速氯離子檢測試體，如圖3-3所示。 握裹試體模具以鋼模製作，為邊長 150mm 的立方體，模具前後側中央 開一孔洞，可穿入一根長 1000mm 之#7 竹節鋼筋做為拉拔試驗用鋼筋(圖
30 3-4)，以配合萬能試驗機之運作，試體依照握裹破壞之類型，將規畫之試體 分為無箍筋圍束跟有箍筋圍束兩種，如圖3-5所示。 無箍筋圍束之鋼筋拉拔試體，其握裹強度純粹由混凝土保護層的厚度所 提供，試體斷面積為150mm×150mm，扣除掉#7 鋼筋直徑，其淨保護層厚度 約為3 倍鋼筋直徑。有箍筋圍束之鋼筋拉拔試體，在其#7 鋼筋周圍，距混凝 土表層約 25mm 處，以#3 鋼筋綁成鋼筋籠(圖3-6)加以圍束，其握裹強度由 混凝土保護層厚度及箍筋圍束所共同提供，試體模具。 圖3-1 抗壓試驗試體模具(左)及抗彎試驗試體模具(右) （資料來源：本研究整理） 圖3-3 氯離子滲透試驗模具(左)及滲透試驗模具(右) （資料來源：本研究整理）
31 圖3-4 鋼筋握裹試體模具 （資料來源：本研究整理） 圖3-5 圍束(左邊)與無圍束(右邊)握裹試體模具 （資料來源：本研究整理） 圖3-6 圍束用之鋼筋籠 （資料來源：本研究整理）
32 第四節 混凝土拌製及澆置 試驗式體模具備齊後，依前述計算所得混凝土配比，利用強制式水平雙 軸拌和機拌製混凝土，其拌和之方法及程序如下： 1. 將水泥及砂置入拌合容器內，充分乾拌以達均勻。 2. 將水(強塑劑先行與水充分攪拌均勻)倒入拌和容器內，啟動拌和機，拌 和三十秒鐘。 3. 停止拌和機十五秒鐘，於此時間將容器側壁可能附著之水泥漿刮入拌 合容器。 4. 開動拌和機，拌合一分鐘。 5. 停止拌和機十五秒鐘，於此時間將粗骨材倒入拌和容器內。 6. 開動拌和機，拌和一分鐘。 混凝土拌合完成後，取出一部分試料做坍度試驗(圖3-7)，其餘澆置圓柱 試體，混凝土分兩層澆置並以振動棒夯實之，製作抗壓試體(圖3-8)、握裹試 體(圖3-9)、抗彎試體(圖3-10)、氯離子滲透試驗及透水試驗試體(圖3-11)， 所剩混凝土利用#4 篩網將粗骨材篩除後，進行混凝土初終凝試驗。各式試驗 試體拆模後浸泡於飽和石灰水內(圖3-12)，待達試驗齡期時進行試驗。
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圖3-7 混凝土坍度試驗 （資料來源：本研究整理）
圖3-8 抗壓試驗試體 （資料來源：本研究整理）
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圖3-9 抗彎試驗試體 （資料來源：本研究整理）
圖3-10 滲透試驗試體(左)及氯離子滲透試驗試體(右) （資料來源：本研究整理）
35 圖3-11 篩除粗骨材 （資料來源：本研究整理）
圖3-12 試體養護 （資料來源：本研究整理）
36 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）
40 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。
41 (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。
42 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）
44 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。
45 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）
46 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）
48 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 第四章 試驗結果與討論 第一節 混凝土新拌性質 品質良好的飛灰呈玻璃質圓珠球狀，有助於混凝土的工作度，增加混凝 土的流動性，使混凝土具有良好的黏滯性，減少混凝土的泌水問題。不過， 添加高飛灰掺量於混凝土時，由於飛灰比重比水泥小，取代水泥後會使膠結 料的比表面積增加，降低混凝土的流動性，為維持一定的工作度，需添加適 量的強塑劑以改善混凝土的工作度。現行的高性能減水緩凝劑具有分散、輸 氣、緩凝等多種功能，會大幅度影響混凝土的新拌性質、力學性質及耐久性， 而性能越好的強塑劑對於混凝土組成材料的性質越敏感，尤其是摻有大量飛 灰的混凝土，在強塑劑性能及添加比例的掌握相對重要。 1. 試拌試驗混凝土 本研究進行試拌混凝土配比試驗的過程中，發現飛灰摻量為60%及 70% 者，需添加較多的強塑劑並拌和較長的時間，強塑劑的效能才能發揮，使混 凝土具有流動性，而剛拌製完成的混凝土非常黏稠，在澆置試體及墁平的作 業上需特別注意。此外，由表4-1可知在飛灰摻量60%及 70%的配比，凝結 時間有延後的現象，緩凝的現象在低強度、高摻量的配比組 C210-F60 及 C210-F70 較為明顯，如圖4-1所示，應是低強度系列的混凝土配比(C210 系 列)所需膠結料用量較少，為使混凝土具有一定的流動性需添加較多的強塑 劑，而強塑劑除有減水的功能外，還具有緩凝的作用，用量較多時就會使混 凝土出現緩凝現象。 在中等強度的混凝土配比(C280 系列)方面，飛灰摻量較多的 C280-F60 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
