輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究

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(1)目次. 目次表次 .......................................................................................... III 圖次 .......................................................................................... IV 摘要 ........................................................................................ VII 英文摘要 ................................................................................. XII 第一章. 緒論 .............................................................................. 1. 第一節. 研究動機 ................................................................. 1. 第二節. 研究目的 ................................................................. 2. 第三節. 研究內容及方法 ...................................................... 3. 第四節. 研究流程 ................................................................. 4. 第二章. 輕質骨材混凝土新拌性質探討 ....................................... 6. 第一節. 前言 ........................................................................ 6. 第二節. 優良輕質骨材混凝土的新拌性能[1] ................................. 7. 第三節. 輕質骨材吸水率的影響 ................................................. 9. 第四節. 新拌混凝土凝結性質 .................................................. 10. 第五節. 新拌混凝土的流變性質 ............................................... 11. 第六節. 新拌混凝土之力學行為 ............................................... 16. 第七節. 界達電位與混凝土新拌性質 ......................................... 19. 第八節. 混凝土工作性的量測 .................................................. 22. 第九節. 混凝土新拌與硬固品質之相關性 ................................... 24. 第三章. 試驗計畫....................................................................... 41. 第一節. 試驗材料................................................................. 41. 第二節. 試驗方法及設備 ........................................................ 43. 第三節. 試驗變數 ................................................................. 48. 第四章. 輕質骨材混凝土試拌、施作及工程性質 ................................ 55. 第一節. 輕質混凝土試拌及配比 ............................................... 55. 第二節. 試驗室輕質混凝土新拌性質 ......................................... 56. 第三節. 現場模擬施作-凹型試驗 .............................................. 61. 第四節. 輕質混凝土硬固性質及耐久性 ...................................... 63. 第五章. 輕質骨材混凝土品保驗證 .................................................. 91. 第一節. 輕質骨材及混凝土品質保證架構 ................................... 91. I.

(2) 第二節. 擬制訂的品質手冊及標準作業程序（SOP）..................... 99. 第三節. 高流動輕質骨材混凝土可能產生問題、原因及對策 ........... 99. 第六章. 結論與建議.................................................................. 100. 第一節. 結論..................................................................... 100. 參考文獻 ........................................................................... 102 附錄一 ..................................................................................... 104 附錄二 ..................................................................................... 145. II.

(3) 表次. 表次表 2-1 混凝土材料品質之控制基因[1] ................................................ 26 表 2-2 拌合水中不潔物質之容許值[1] ................................................ 27 表 2-3 卜作嵐材料在工程上之應用.................................................... 27 表 2-4 影響骨材界面的因素及改善策略[21,22] ..................................... 28 表 2-5 各種成分對卜作嵐水泥性質之影響[21,22] .................................. 29 表 2-6 不同漿體材料之 Zeta 電位(Mv)................................................ 31 表 2-7 新拌混凝土品質檢測項目[1] ................................................... 31 表 2-8 工作度之量測方法[1] ............................................................ 32 表 2-9 標準工作度量測方法及範圍[1] ................................................ 33 表 2-10 高流動混凝土試驗方法[1,19] ................................................ 33 表 2-11 粉體系高流動混凝土之檢驗標準[19] ....................................... 34 表 2-12 新拌混凝土性質相關文獻..................................................... 35 表 3-1 試驗用水泥、爐石、飛灰之化學成份及物理性質......................... 49 表 3-2 輕質粗骨材及常重砂基本性質 ................................................ 50 表 3-3 強塑劑基本性質 .................................................................. 50 表 4-1 輕質骨材混凝土試拌配比表 ................................................... 66 表 4-2 國內輕質混凝土澆置記錄表(2001~2003) .................................... 67 表 5-1 輕質粒料之級配規定（通過試驗篩之重量百分率）...................... 94 表 5-2 輕質粒料之乾鬆容積密度、筒壓強度及含水率規定...................... 94 表 5-3 輕質粒料混凝土之強度和容積密度（鬆）關係 ........................... 95 表 5-4 輕質細粒料篩分析所需試樣重 ................................................ 97. III.

(4) 圖次. 圖次圖 1-1 研究流程圖 ........................................................................ 5 圖 2-1 工作性量測方法及範圍[1]....................................................... 37 圖 2-2 凝結及硬固過程示意圖[1]....................................................... 37 圖 2-3 剪力及剪速率與時間之相關性[1]..............................................................38 圖 2-4 混凝土之濱漢流體曲線(1)改變 W/C 或 W/B 或含水量對 1：2：4 配比之影響(2)改變粗細骨材比率之影響[1] ............................... 38 圖 2-5 水泥漿與骨材比重之關係[1].................................................... 39 圖 2-6 輕質骨材混凝土工作性影響因素. ............................................. 40 圖 3-1 筒壓試驗圖 ......................................................................... 51 圖 3-2 混凝土水平雙軸拌和機 ......................................................... 51 圖 3-3 流變試驗儀 ........................................................................ 52 圖 3-4 混凝土抗壓試驗 .................................................................. 52 圖 3-5 超音波速量測器 .................................................................. 53 圖 3-6 混凝土電阻量測儀示意圖 .............................................. 53 圖 3-7 電滲儀 ............................................................................. 54 圖 3-8 恆溫恆濕室 ...................................................................... 54 圖 4-1 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 1 ....................................................... 67 圖 4-2 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 2 ....................................................... 68 圖 4-3 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 3 ....................................................... 68 圖 4-4 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 4 ....................................................... 69 圖 4-5 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 5 ....................................................... 69 圖 4-6 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 6 ....................................................... 70 圖 4-7 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 7 ....................................................... 70 圖 4-8 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 8 ....................................................... 71 圖 4-9 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 9 ....................................................... 71 圖 4-10 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 10 ................................................... 72 圖 4-11 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 11.................................................... 72 圖 4-12 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 12 ................................................... 73 圖 4-13 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 13 ................................................... 73 圖 4-14 輕質混凝土坍度及坍流度試驗情況 14 ................................................... 74. IV.

(5) 圖 4-15 輕質骨材混凝土不同水膠比對工作性的影響（用水量=150 kg/m3,輕質粗骨材顆粒密度為 1.25g/cm3） ................................. 75 圖 4-16 輕質骨材混凝土不同水膠比對工作性的影響（用水量=150 kg/m3,輕質粗骨材顆粒密度為 1.10g/cm3） ................................. 76 圖 4-17 輕質骨材混凝土不同水膠比對工作性的影響（w/cm=0.32,輕質粗骨材顆粒密度為 1.10g/cm3） .............................................. 77 圖 4-18 輕質骨材混凝土不同細骨材率對工作性的影響(A=0.6,B=0.65,C=0.7) (用水量=170 kg/m3, w/cm=0.32,輕質粗骨材顆粒密度為 1.10g/cm3) ................. 78 圖 4-19 輕質骨材混凝土不同 ACI 配比組別對工作性的影響（輕質粗骨材顆粒密度為 1.25g/cm3） ..................................................................................................... 79 圖 4-20 輕質骨材混凝土扭矩與轉速的關係圖. ( 緻密配比，LWA 顆. 粒密度＝ 1.1g/cm3，固定 Ww=150 kg/m3，不同水泥漿「質」的比較 ) ..................................................................................................................... 79 圖 4-21輕質骨材混凝土扭矩與轉速的關係圖 ( 緻密配比，LWA 顆粒密度＝ 1.1g/cm3，固定 w/cm=0.32，不同水泥漿「量」的比較 ) ................................................................................................................................... 80 圖 4-22 凹型模型示意圖 ........................................................................................ 81 圖 4-23 凹型試驗模型 ............................................................................................ 81 圖 4-24 廠拌坍度及坍流度試驗 ............................................................................ 82 圖 4-25 廠拌 U 型試驗 ........................................................................................... 82 圖 4-26 廠拌 V 型試驗 ........................................................................................... 83 圖 4-27 廠拌流變試驗 ............................................................................................ 83 圖 4-28 廠拌凹型試驗-混凝土預拌車拌和........................................................... 84 圖 4-29 廠拌凹型試驗-凹型模具及鋼筋組合....................................................... 84 圖 4-30 廠拌凹型試驗-預拌車卸料....................................................................... 85 圖 4-31 廠拌凹型試驗-高性能輕質混凝土在凹型模內流動............................... 85 圖 4-32 廠拌凹型試驗-高性能輕質混凝土流動及上升....................................... 86 圖 4-33 廠拌凹型試驗-高性能輕質混凝土流動及上升....................................... 86 圖 4-34 廠拌凹型試驗-通過雙層鋼筋障礙........................................................... 87 圖 4-35 廠拌凹型試驗-柱內高性能輕質混凝土擠昇完成................................... 87 圖 4-36 高性能輕質混凝土強度發展(不同水泥漿質的比較).............................. 88 V.

(6) 圖次圖 4-37 高性能輕質混凝土強度發展(不同水泥漿量的比較).............................. 88 圖 4-38 水泥漿質與電阻的關係 ............................................................................ 89 圖 4-39 不同組別電滲之比較 ................................................................................ 89 圖 4-40 水泥漿量與電阻的關係 ............................................................................ 90 圖 5-1 輕質骨材及混凝土品質保證架構 .............................................................. 92. VI.

(7) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：輕質骨材混凝土、流變性、工作性、品質驗證本研究主要進行輕質混凝土施工性及品保驗證，研究內容包括設計輕質混凝土配比方法、探討施工性質及硬固性質、及擬定品保手冊與產製標準作業程序（SOP）。配比設計方法包括以 ACI 傳統配比設計法及黃氏緻密配比設計法兩種。於試驗室工作性試驗完成後，透過預拌廠現場拌和試驗及凹型實體試驗以驗證輕質混凝土的施工性能並據以調整配比。經過一系列高流動輕質混凝土的配比與施工性能研究後，蒐集研究過程所遭遇的問題及擬定解決方案，並舉辦專家座談，交換意見，作為擬定品保驗證的依據。品質保證架構包括料源管制、製程管制及成品管制，擬制訂的品質手冊及標準作業程序（SOP）涵蓋輕質骨材混凝土產製過程中的配比設計、拌和、輸送、擣實、飾面、及養護作業等。研訂提供實務參考的作業手冊包括輕質骨材的品質驗證程序及方法、新拌輕質骨材混凝土的產製技術與品管作業手冊與相關須知，建立輕質骨材的品質驗證制度，以掌握掌握施工性能與提升輕質混凝土的工程品質。一、研究緣起輕質骨材具有比重小及高吸水率等特性，與常重骨材性質迴異，所以輕質骨材混凝土之配比設計、拌和、輸送、泵送、澆置、及擣實等作業偏離常重混凝土的觀念。在目前國內積極推廣淤泥輕質骨材之際，輕質骨材混凝土產製、擣實、及泵送行為之本土化甚至高性能化研究，是刻不容緩的事務。當然，輕質混凝土的新拌及硬固性質與常重混凝土亦有所差異，在品質驗證程序及方法上，亦需作必要的修訂如此才能貫徹上游生產製造至下游設計應用的通路，使輕質骨材的理論與實踐符合永續及綠色建材的精神。因此本研究目的著重於輕質骨材混凝土產製之施工性與品保驗證研究。施工與品保規範是一體兩面，也是未來品質保證的法律依據，在研究過程中，經由輕質骨材混. VII.

(8) 凝土配比設計、實驗室施工性質、與模擬現場施工性質，透過「計畫 -執行-檢核-修正」，調整或修正輕質骨材混凝土的配比，以滿足現場施工性的要求，並建立實驗室施工性質與模擬現場施工性質的關連性。經輕質混凝土產製到施工性一系列研究後，本研究國內通路並較多之國產與混凝土預拌公司合作，模擬輕質混凝土產製，蒐集研究過程所遭遇的問題及擬定解決方案，並舉辦專家座談，交換意見，作為擬定品保驗證的依據，如此所建立的施工各階段標準作程序（SOP）可據以研訂作業手冊及須知，如此才能符合實務需求，此為本研究另一重點所在。二、研究方法與過程本研究主要進行輕質混凝土施工性及品保驗證，研究內容包括設計輕質混凝土配比方法、探討施工性質及硬固性質、及擬定品保手冊與產製標準作業程序（SOP）。配比設計方法包括以 ACI 傳統配比設計法及黃氏緻密配比設計法兩種。施工性質涵蓋工作性及均勻穩定性兩方面，工作性以坍度及坍流度試驗，初步判定輕質混凝土的流動性質，並以台灣科技大學黃兆龍教授新設計之混凝土流變儀進行量測高流動性輕質混凝土流變性質，均勻穩定性包括新拌混凝土單位重試驗、泌水試驗、含氣量試驗及骨材上浮測試等，判斷工作性能是否能符合設計要求並據以修正配比。於試驗室工作性試驗完成後，再進行高流動性輕質混凝土模擬施作試驗。透過預拌廠現場拌和試驗及凹型實體試驗以驗證輕質混凝土的施工性能並據以調整配比。而後，根據探討輕質混凝土的硬固性質，包括強度、耐久性（氯離子電滲及電阻試驗）、乾縮等性質。經過一系列高流動輕質混凝土的配比與施工性能研究後，蒐集研究過程所遭遇的問題及擬定解決方案，並舉辦專家座談，交換意見，作為擬定品保驗證的依據。品質保證架構包括料源管制、製程管制及成品管制，擬制訂的品質手冊及標準作業程序（SOP）涵蓋輕質骨材混凝土產製過程中的配比設計、拌和、輸送、擣實、飾面、及養護作業等。研訂提供實務參考的作業手冊包括輕質 VIII.

(9) 摘要. 骨材的品質驗證程序及方法、新拌輕質骨材混凝土的產製技術與品管作業手冊與相關須知，建立輕質骨材的品質驗證制度，以掌握掌握施工性能與提升輕質混凝土的工程品質。三、重要發現 1.水庫淤泥由於預粒細緻，所燒製之輕質骨材具有低吸水率及表面瓷化的特性，非常適合製作高流動的高性能輕質混凝土（自填充混凝土） 2.經由實驗室及國內北部及南部預拌廠廠拌結果顯示，高性能輕質骨材混凝土，透過緻密配比設計可同時符合強度、耐久及自充填施工性的性能 3.配比在固定水膠比之下，拌和水量的增加，相對的水泥用量也增加，由於水泥的水化作用下，60 分鐘的坍度、坍流度應損失較大，但水泥量的增加，相對地輕質骨材用量也減少，由於輕質骨材吸水率較大的特性，會吸取部分的水量，因而影響 60 分鐘後的坍度、坍流度，不過其坍度與坍流度損失仍在設計標準之內。 4.配比在固定用水量下，隨著水膠比愈低，水泥用量增加，其相對的骨材用量減少，由於粗骨材的吸水效應和水泥的水化反應，使得 60 分鐘之後，其坍度與坍流度均有損失，不過其損失的差距並無隨著水膠比降低而更大，係因為水膠比低，粗骨材用量較少，所吸取的水分也較少的緣故。但是 60 分鐘之後，水膠比 0.28、0.32、 3. 0.40 之配比，在用水量固定為 150 kg/m 的形況下仍可達到設計的標準。 5.經由混凝土流變試驗可知，輕質混凝土之靜扭矩值決定於漿體之黏滯性，漿體稠度愈濃，其靜扭矩愈大；混凝土最大靜扭矩值和水泥漿體成反比，克服最靜大扭矩值後，動扭矩值差異不大，最大靜扭矩值愈大，代表所需泵送能量將愈大。 6.建立高性能輕質骨材混凝土的品保架構，可作為生產輕質骨材與輕 IX.

(10) 質混凝土相關業者的參考。四、主要建議事項本研究發現輕質骨材混凝土可達到自充填混凝土的高流動性能，並且在強度及耐久性可符合高性能的指標，經廠拌驗證仍可行，因此，使用輕質骨材在施工上是可行的。經由本研究相關品保架構及施工規範擬定，可供產業界參考。然而國外有研究指出輕質骨材混凝土對高強度混凝土有防止「自體收縮」的貢獻，但可能有鹼骨材反應 (AAR)的潛在問題，未來值得深入進行耐久性基礎研究工作。以下列舉透過本研究獲知立即可行的建議及長期性建議事項。. (一)立即可行之建議：廣為推廣綠色建材觀念，並要求公共建議中率先執行，建之 ISO 14000 品保制度，透過 PDCA 之學習，使用國內淤泥高性能化建材料，結構綠化。. 1.主辦單位：公共工程委員會-著手要求公共工程將淤泥輕質骨材納入工程查核之指標內。 2.協辦單位：行政院經建會－規劃新市鎮及新建工程採用省能節源的 3. 淤泥輕質骨材，但以全台灣 200 萬 m /年為限。內政部營建署－將淤泥輕質骨材納入綠色建材之列，並列為綠色建築指標，其中特別強調環境熱值的減少。所屬各工程單位－在建築外殼採用輕質混凝土材料。行政院交通部－指示設計顧問公司在橋面版部份採用輕質高強度混凝土之材料，減少結構靜荷重，提昇耐震安全，減少過大橋墩之設計，達到省能即能符合全球 CO2 減量之指標。. X.

(11) 摘要. (二)長期性建議 1.主辦單位：行政院經濟部－持續獎勵國內產業生產輕質骨材 2.協辦單位：行政院經建會－將永續結構及綠色建築指標列入未來工程建設之設計指標。水利署－各部會成之統一意口，會面將國土淤泥，廢棄土列為資源，並且要求生產者再利用，並訂定法律規範之。. XI.

(12) 第一章緒論. 第一章緒論第一節研究動機輕質骨材具有比重小及高吸水率等特性，導致輕質骨材混凝土之配比設計、拌和、輸送、泵送、澆置、及擣實等作業偏離常重混凝土的觀念。在目前國內積極推廣淤泥輕質骨材之際，對於輕質骨材混凝土產製、擣實、及泵送行為之研究，有其必要性且是刻不容緩的要務。尤其，輕質混凝土的新拌及硬固的性質與常重混凝土有所差異，在品質驗證程序及方法亦需作必要的修正。. 1.

(13) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 第二節研究目的本研究目的著重於輕質骨材混凝土產製之施工性與品保驗證研究。施工與品保規範是一體兩面，在研究過程中，經由輕質骨材混凝土配比設計、實驗室施工性質、與模擬現場施工性質，透過「計畫執行-檢核-修正」，調整或修正輕質骨材混凝土的配比，以滿足現場施工性的要求，並建立實驗室施工性質與模擬現場施工性質的關連性。經輕質混凝土產製施工性一系列研究後，本研究計畫將與混凝土預拌業者合作，模擬輕質混凝土產製，蒐集研究過程所遭遇的問題及擬定解決方案，並舉辦專家座談，交換意見，作為擬定品保驗證的依據，如此所建立的施工各階段的標準作程序（SOP）及研訂作業手冊及須知，必然能符合實務需求，此亦為本研究重點所在。. 2.

(14) 第一章緒論. 第三節研究內容及方法本研究主要進行輕質混凝土施工性及品保驗證，研究內容包括設計輕質混凝土配比方法、探討施工性質及硬固性質、及擬定品保手冊與產製標準作業程序（SOP）。配比設計方法包括以 ACI 傳統配比設計法及黃氏緻密配比設計法兩種。施工性質涵蓋工作性及均勻穩定性兩方面，工作性以坍度及坍流度試驗初步判定輕質混凝土的流動性質，並以台灣科技大學黃兆龍教授新設計之混凝土流變儀進行量測高流動性輕質混凝土流變性質，均勻穩定性包括新拌混凝土試驗，判斷工作性能是否能符合設計要求並據以修正配比。於試驗室工作性試驗完成後，再進行高流動性輕質混凝土模擬施作試驗。透過混凝土預拌廠廠拌及凹型實體試驗以驗證輕質混凝土的施工性能及調整配比。而後，根據探討輕質混凝土的硬固性質，包括強度、耐久性（氯離子電滲及電阻試驗）等性質。經過一系列高流動輕質混凝土的配比與施工性能研究後，蒐集研究過程所遭遇的問題及擬定解決方案，並舉辦專家座談，交換意見，作為擬定品保驗證的依據。品質保證架構包括料源管制、製程管制及成品管制，擬制訂的品質手冊及標準作業程序（SOP）涵蓋輕質骨材混凝土產製過程中的配比設計、拌和、輸送、擣實、飾面、及養護作業等。研訂提供實務參考的作業手冊包括輕質骨材的品質驗證程序及方法、新拌輕質骨材混凝土品質問題與解決方案，建立輕質骨材的品質驗證制度，以掌握掌握施工性能與提升輕質混凝土的工程品質。. 3.

(15) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 第四節研究流程 1.配比設計本研究配比設計方法包括以 ACI 傳統配比設計法及黃氏緻密配比設計法（DMDA）兩種。 2.試驗室施工性試驗採用台灣科技大學黃兆龍教授新設計之混凝土流變儀進行量測高流動性輕質混凝土流變性質，進行新拌混凝土試驗，判斷工作性能是否能符合設計要求並據以修正配比。 3.現場模擬施作試驗與混凝土預拌業者合作，透過預拌廠廠拌及凹型實體試驗以驗證輕質混凝土的施工性能及調整配比。 4 耐久性試驗採用氯離子電滲試驗儀及混凝土表面電阻試驗儀以測試輕質混凝土耐久性試驗。 5.品保驗證經過一系列高流動輕質混凝土的配比與施工性能研究後，蒐集研究過程所遭遇的問題及擬定解決方案，舉辦專家座談，交換意見，作為擬定品保驗證的依據。本研究流程詳圖 1-1 所示。. 4.

(16) 第一章緒論. 圖 1-1 研究流程圖. 5.

(17) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討第一節前言輕質骨材混凝土新拌性質表示混凝土拌和完成，保持塑性狀況至澆置完成未達終凝以前所具之特性，是影響選擇澆置及振動器械的重要因素，同時也可能影響未來硬固混凝土的性質。換言之，新拌混凝土需具適當可工作性，而不因為工作度而影響硬固後之強度、耐久性和體積穩定性，包括強度劣化、水量過大、蜂窩、泌水、析離、裂等，這是非常重要的觀念。輕質骨材新拌混凝土與組成材料間的相關性與保障混凝土耐久性質具有密切的關係。新拌混凝土性質相關文獻詳表 2-1~表 2-8。. 6.

(18) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 第二節優良輕質骨材混凝土的新拌性能[1] 新拌混凝土性質的設計，其主要目的在於「使混凝土工程人員容易施工，親和性與人性化，並保障完工後之安全性、耐久性、穩定性及美觀性」。新拌混凝土所需要的品質，即滿足「施工者需求」，達到設計者理想的特性。輕質骨材工作性之影響因素詳圖 2-1。 1.拌和快速輸送容易混凝土材料的配方，必須是使得拌和快速且簡易，相應輸送至澆置地點也必須是非常容易的。對於泵送處理的混凝土，採用「高流動化之輕質高性能混凝土」即通稱自密性 SCC 混凝土為設計標的，惟應注意水泥漿不可過高，避免粒料下沉，以防止過度乾縮裂縫產生。 2.拌和品質穩定均勻混凝土材料經過攪拌後，必須具有均勻的性質，如此澆鑄的混凝土才會穩定均質，品質才會受到保障。尤其避免造成嚴重泌水及析離，而產生品質不均勻的問題。 3.流動容易填滿模板對於地震帶的台灣，低層樓的樑柱接頭，通常鋼筋密佈，如果混凝土流動性不佳，混凝土無法充填模板各角隅，則拆模會造成蜂窩，甚至產生中空樑柱現象，影響安全性及耐久性。 4.免振動充填模板對於勞工短缺的時代，強力振動搗實的勞力密集工作已無法被接受，所以傳統新拌混凝土的坍度低於 150mm 之設計，無法達到優良品質的目的，因此必須考慮確保品質的需求，使坍度更大。但必須小心注意，如果採用水量過大(>170kg/m3)，容易產生泌水及析離的情事，影響使用性及耐久性。 5.澆鑄密實且無析離. 7.

(19) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 新拌混凝土要求澆鑄及搗實過程中，不會產生泌水及析離，如此才可保障混凝土品質均勻性。此種混凝土設計需要有足夠的粘滯性，但不得過黏，以防流動性不佳，也不得太稀以致於產生析離。尤其漿量過大對混凝土體積穩定性及耐久性是不好的。 6.表面粉光容易處理對粉刷工作人員而言，容易粉光與否，反而是其所謂的「工作性」，新拌混凝土特性是不能有太多「水」量的，混凝土也必須有足夠的黏性，使得每一抹平動作，均可獲得光滑平整的外觀。. 8.

(20) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 第三節輕質骨材吸水率的影響一般輕質骨材的吸水率較高，因此會吸收混凝土內的部分拌和水，以致影響到輕質骨材混凝土的施工性能。龔洛書[2]指出輕質骨材在輕質混凝土拌和後，最初的 10~15 分鐘內，吸水過程最為劇烈，輕質骨材在輕質混凝土中的吸水率與混凝土稠度有關，一般而言，混凝土塑性或流動性愈大，則輕質骨材在混凝土的吸水率也愈大。輕質骨材在水泥漿中的吸水率約為在水中的 50~70﹪，此因，水泥漿具有一定的保水作用。為能降低輕質骨材的吸水作用，可採用兩種方法，一為將輕質骨材預濕 24 小時，另一為增加輕質骨材所吸的用水量。在歐洲相關規範中建議於配比設計時，考量輕質骨材 30 分鐘吸水率作為輕質骨材額外的所需吸水量。輕質骨材吸水率的影響主要在施工階段。有學者指出，輕質骨材吸水性對硬固性質並無不利影響，為仍須作更深入探討。. 9.

(21) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 第四節新拌混凝土凝結性質「凝結」即混凝土開始俱有強度性質時的硬化現象，一旦混凝土硬固，則過大的擾動可能造成破裂，而不利於整體品質，所以認識凝結性質特具意義。混凝土硬固時間的控制，對拆模時機有很大的影響。另外，初凝硬固時也是決定加溫養護的時機，可見凝結性質的重要意義。凝結行為是水泥漿由液態開始轉入固態的轉換過程之特性，新拌混凝土可工作範圍一般建議在初凝以前，因為初凝後水化物產生，貫入抗力已經可測出，此刻任何擾動都會形成晶體間裂隙，而且也非常不容易施工。此處所謂的「初凝」及「終凝」分別指具 35 kgf/cm2 及 280 kgf/cm2 的貫入針抵抗力。35 kgf/cm2 貫入抵抗力相當混凝土已無塑性，而 280 kgf/cm2 相當於混凝土具 70 kgf/cm2 的抗壓強度。. .. 10.

(22) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 第五節新拌混凝土的流變性質流變行為會影響新拌混凝土輸送、澆置、壓實作業之難易程度及成型良窳。 1.新拌混凝土之流變參數新拌混凝土之流變參數因素，包括混凝土之流動性、壓實度及穩定性、可塑性等四大類[3]。（1）流動性外力作用下克服漿體內部粒子間互相作用而變形之性質，相當於剪力值（極限屈服力）。凝聚結構網強度愈大，降伏剪力強度愈大，則流動性差。（2）壓實性壓實性係指新拌混凝土壓實之難易程度，在壓實過程中，必需使骨材不產生析離，並將陷入混凝土中之空氣逐出，使骨材顆粒界面重組而達到緊密效果。（3）穩定性漿體在塑性變形時，保持固/液相材料相對位置之穩定性。析離現象對乾硬或濕稠之新拌混凝土皆可能發生。（4）可塑性水泥漿體克服內部極限剪刀後產生流動或塑性變形之性質。亦即粘滯係數愈小，則可塑性佳。流變性(Rheology)係指物質流動及變形性質，即應力與應變、應變速率，描述其彼此間的關係以量化混凝土之工作性[5]。混凝土之流變性類似水泥漿，一般係屬於非牛頓流體(Non-Newtonian liquid)性質，包括賓漢流體及剪力遞減現象。大多數流體並不符合牛頓模式，因此有一修正模式稱為濱漢模式(Bingham Mode)提出。由於大多數之 11.

(23) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 材料其剪應力與剪應變速率之比，並非常數且不為通過原點之直線方程式，而是存有一最小應力之多次曲線在減速段可用線性迴歸來模擬 τ = το + ηγ& [4,5]。. 2.賓漢流體(Bingham Liquid)[4,5] 由於牛頓流體係由固庇態物質所推導之公式引用於流體物質，故大多數流體並不適合牛頓模式，因此一修正模式稱為賓漢模式 (Bingham Mode)即被提出，由於大多數材料其剪應力與剪速率之比並非常數，且不一定為完全彈塑性材料，故在賓漢模式中考慮混凝土有一降伏剪刀強度( το )，而以下式來模擬。 τ = το + ηγ&. ------------------------------------------------------------- (2-1). 式中， τ =剪應力(Shear Stress)； το. =降伏剪力強度(Yield Shear Strength)；. η =黏滯係數(Viscosity. Constant)；和. γ& =剪速率(Shear Rate). 一般牛頓模式僅能針對固體含量較少，且固體顆粒間無吸引力之稀釋懸浮(Supspensions)液體，如水，乙醇等物質來作模擬，但是混凝土是一種極為濃縮之懸浮液體，且粒子間有相互引力作用，所以無法用牛頓模式來涵蓋，在新拌混凝土中，若要定義其剪力，則要使混凝土開始流動方可量測，欲使其開始流動必須先克服降伏剪力強度值 τ ο。因此新拌混凝土的流變行為可以用賓漢模式來模擬，其中 τ ο 和η 值. 會隨著材料性質及配比的變化而有所不同。新拌混凝土常可視為賓漢流體，以 τ = το + ηγ& 表示 τ 為剪應力，τ ο 為降伏值，η 為黏滯係數，γ& 為剪力速率。新拌混凝土具有 τ ο 值，流動發生前，須超過此降伏值，一般以濱漢模式來模擬。新拌混凝土流動行為，清楚地，此式中具有二個常數，因此傳統單點法並不適用於新拌混凝土[3,5]。以流變性能來模擬新拌 12.

(24) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 混凝土之流動性較一般模型來得適當，流變性以 τ ο ＝f (c , ϕ )及η 為控制因子，描述工程實際所需之流動性、穩定性、夯實性及抹面性。在過去的文獻中，對於水泥漿的流變性質提出了相當多的模式，分別列於表 2-9[3]中，經常被引用的賓漢模式[Bingham model]在較高水灰比之實驗資料中，亦被認為是一個不錯的模式。而量測流變性質所使用的儀器從，剪力盒(shear box)，compression apparatus 到 Utube Viscometer, coaxial viscometer，一直都無流建立一個標準的試驗儀器，其原因不外每種儀器都有無法克服的缺點，在目前使用最多的共軸圓柱流變儀，也有許多缺點仍需克服，雖然如此，但在前人的努力下，仍然建立了許多價值的觀念與混凝土新拌流變模式。水泥與水拌合後由於水化作用之進行，逐漸轉變為不同尺寸固相粒子之膠狀懸浮體(Colloidal Supsensoions)，顆粒間彼此作用力大小和特性產生變化。卜特蘭水泥漿體中的矽酸鹽類與鋁酸鹽類各帶有不同的表面電荷(矽酸鹽類是負的，鋁酸鹽類是正的)，所以藉著其不同電荷之弱鍵結力形成團聚結構，反之如帶有同電荷之顆粒，則會因相斥而分散，而增加顆粒懸浮體之流動性，因此若在系統中加入表面活性劑(如強塑劑等)，此系統之團聚結構將被破壞，而所謂復硬性 (Thixotopic)即為再拌合時，使剪力層變薄，而於靜止時再變厚之現象。在文獻[3,6,7]中指出在同心共軸圓柱流變儀試驗中發現在一定的剪速率及均勻流下，初始力矩會隨時間以指數函數遞降到平衡值。以下式來表示： T = TE + (To − Te )e −βt. ------------------------------------------------------ (2-2). 式中 To :初始力矩； TE. :平衡力矩；. β :崩潰係數(Breakdown. constant)與剪速率及漿體性質有關。. 由 To 降低到 TE 一般約需要 1-2 分鐘，由於 To 通常是好幾倍大部 13.

(25) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 份驗所得的流動曲線均為復硬性(thixotropy)，但也在相同剪力率下較大的剪應力發生在返回的曲線， τ max 發生在往上的曲線，此現象稱為復軟性(anthixotropy)。文獻[8,9]提出為水灰比及顆粒比表面積對流變行為之影響。Banfil and Saunders 指出會有復硬性及復軟性之現象是受到下列因素之影響： (1)粘度儀型式(Viscometer geometry) (2)最大剪速率(maximum shear rate) (3)循環時間(cycle time) 3.影響流變性的因素： (1)水灰比水灰比愈高降伏值與塑性粘度都隨之降低，這是因為愈多的水存在使得結構為鬆動，而降低了降伏值[4,5,8,9]。 (2)顆粒細度與堆積方式文獻中[3]顯示降伏值及塑性粘度，和顆粒比表面積有下式之關係： τ ο = K 1Sv 3.83. -------------------------------------------------------------- (2-3). η E = K 2 Sv 2.47. -------------------------------------------------------------- (2-4). 式中 SV：比表面積；和 k1，k2：與水灰比有關係數。當比表面積愈大，其顆粒間吸引力增大，其降伏值及塑性粘度亦較大，緊密堆積的顆粒之降伏值遠較鬆散堆積為大[9]。 (3)添加摻料添加表面活性劑後，降伏值及塑性粘度隨之減少，添加飛灰後漿體之降伏值隨添加量而減少，其原因為摻料之存在，改變顆粒界面帶電之型態，使得界面結構改變而影響整體之降伏值及塑性粘度[3,6,7] 14.

(26) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 4.拌合效率與拌合時間 Roy and Asaga[10]指出在不同的拌合條件下，所得到的流變曲線會有所改變，因為標準之拌合程序水泥的建立結構完整，水泥顆粒能均勻的進行水化之故。. 15.

(27) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 第六節新拌混凝土之力學行為新拌混凝土的性質，位於液態物質與固態物質之間，是屬於兩相的複合材料，包含可變形部分的水泥漿和可移位部分的骨材。在承受外在剪力作用之下，水泥漿的變形為視規則性的流行為，產生角位移，但包含於水泥漿母體 matrix 中的骨材顆粒，則只能以線位移方式變形[11]。由於骨材顆粒存在，必然影響了新拌混凝土的流動性質，為自試驗中取得測定值，須設法克骨材所引起流動性質的減退，或先行確定骨材內摩擦力的大小[3]。新拌混凝土的剪力強度是由：摩擦阻力及骨材與水泥顆粒間的內制(interlocking)。水泥經過水化作用後，骨材顆粒粘結在一起的結果。新拌混凝土的行為機理是類似粘著性土壤，具有內摩擦、粘著性及孔隙水壓等性質，可視為是一種顆粒狀系統物質。新拌混凝土的顆粒組合，並沒有像固體顆粒般強壯的結合在一起，也沒有像液體元素一樣可自由移動。此系統顆粒的傳遞力必須經過(1)孔隙(孔隙壓力) (2)顆粒接觸點(有效壓力) (3)顆粒的橫斷面。在顆粒系統中任何面上的總應力，Terzaghi 提出了下式： σ = σ'+ u. ------------------------------------------------------------------- (2-5). 上式假定(Ac/A)2<1 其中 AC：平面上的接觸面積相關文獻提出理論如下： (1)Mohr-Coulomb 理論在土壤力學中，常用 Mohr-Coulomb 理論來代表土壤力學的剪力強度 τ = C + σ n tan φ 。 16.

(28) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 其中 τ :剪力強度 C:粘著應力 σn. :正向應力. tan f:摩擦係數對於飽和試體，其剪應力是與有效應力有關而不是總應力，所以上式可改寫成 τ' = C'+ σ n tan f. ------------------------------------------------------------- (2-6). (2)高健章、注永宇混凝土質流模式[74]。 τ = τ1 + η1 + C + KPx tan φ. ----------------------------------------------------- (2-7). τ1. :潤滑層的降伏值. η1. :潤滑層的剪力率和混凝土泵送流量及潤滑層厚度有關. C:混凝土的黏著應力 px:距離 x 之管內壓力 φ :混凝土內摩擦角. (3)Alexandridis 和 Gardner 用三軸試驗考慮在有效應力條件下，溫度及時間對內摩擦角及黏著應力的影響，獲得溫度及時間對於內摩擦角影響不大，剪力強度的增加乃是黏著應力所貢獻 [3]。 (4)Murata[3]用照相式同心軸圓柱質流儀，建議若坍度在 15cm 以上則新拌混凝土的行為可視為賓漢模式，但如果坍度小於 15cm 則必須考慮到內摩擦角的影響，其計算值對量測值之比值遠大於 1。 (5)台科大黃兆龍[1]指出輕質骨材顆粒密度較常重骨材顆粒密度為低，顆粒堆積之靜載重較低，使得下壓力較小，水平的側向 17.

(29) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 推力也較小，使得坍流時間變長。高流動性輕質骨材混凝土隨著水膠比降低其所須的水泥用量也增加，為了達到設計的工作性，相對地也增加了強塑劑的用量，也因此而增加漿體滯性，而使得靜扭矩值變大，一但產生攪動之後，其動扭矩值即下降。混凝土的初始靜扭矩值愈大者，其所須的泵送能將愈大，這是現場施工作業所須注意的事項。流變性的理解對流動化混凝土而言是相當重要的，因為它提供估算混凝士泵送特性、決定泵送機型態、可泵送距離的重要參數。混凝土的流變性行是一種濱漢流體，其行為與水灰比(W/C)或水膠比(w/b)有密切關係，見圖 2-2 所示。水灰比或水膠比愈大，則同一剪應變率下（垂直座標以轉速代表），剪應力（水平座標以扭矩代表）隨之降低，見圖 2-2(1)，亦即同一水泥量（固定顆粒量，C）下，用水量(W)愈多，W/C 愈大，剪力值μ愈低，即扭矩 T 愈低，所以比較容易施工。在此說明一般工地如果沒有改變工作性的措施，則工作人員都會傾向於添加水量的途徑了，所以不得不謹慎管制以防患品質劣化了。而由斜率來看，水灰比(W/C)愈大，則斜率愈大，而斜率的倒數即為黏滯性(μ)，亦即μ愈小，如此的流動性也會比較大。如果水量又太大的條件下，此時泌水及析離的狀況必然產生。水灰比與骨材比重相等的關係如圖 2-3 所示。對於比重甚輕的輕質骨材混凝土，則若輕質骨材比重 γ ea <1.0，則又較水泥漿比重輕太多了，此刻必須利用增加水量、增大黏度或添加泡沫，否則輕骨材會上浮，必須注意。配比也會影響到混凝土流變行為，圖 2-4(2)顯示改變粗細骨材比，使砂含量增加，則剪力值(τ)隨之增加，因為砂顆粒之間或與其他固體的接觸點增加，摩擦阻力增加，所以一般坍度明顯會降低。但是其黏滯性(μ)反而降低，亦即砂的接觸點一增加，就如同軸承（小圓球）般，顆粒間之剪力滑移較容易產生，但如果砂的細度模數(FM)降低，則黏滯性(μ)會上昇。因此可以說明適當的控制配比設計可以改變流變行為，也可以製造不同特性的混凝土。 18.

(30) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 第七節界達電位與混凝土新拌性質 1.界達電位基本概念水泥為極性顆粒，當其與極性液體（如：水溶液等）及卜作嵐顆粒接觸時，顆粒表面會帶電，並在顆粒表面與液體間之界面生成電位差。這種帶電現象產生之原因有三，即顆粒表面離子之電離，顆粒表面吸附溶液中之離子及離子之溶出等。由於電磁效應之作用，假如顆粒表面生成正（負）電荷層時，其鄰接的液體會增加負（正）電荷。結果在其固／液界面會產生電荷的不均勻分佈，即產生界面電雙層（interfacial electrical double layer），與雙層電位差（double layer potential）[12,13]。 Stern 氏提出固／液之全擴散層理論，分為靠近粒子表面的 Stern 層，及外部擴散層等兩層[13]所示之模型，Stern 層之厚度約等於水化離子之半徑。離子可能因失水（dehydrate）導致靜電力和凡得瓦力（Vanderwaal）大於熱動力而被界面吸附，其結果為相對粒子間被吸附甚為緊密，Stern 層之電位則由 Ψ 急速減少到 Ψσ。擴散層之電位，由 Ψδ 逐漸減少到零，此種相對離子之吸附，一般會超過副離子之吸附。Stern 電位 Ψδ 可由測定界面動電來推斷之，而其位於吸附面之電位稱為界達電位（Zeta-potential）吸附層 Stern 層稍為厚一點，因此可知界達電位應比 Stern 電位稍小，但吸附層厚度很難測定，因此一般都假設，Ψδ 電位與界達電位相等[12]。 2.水泥之電雙層與界達電位水泥的電雙層與一般物質的電雙層不同，主要是因為水泥遇水後，隨時間之增加水化反應不斷進行，其電雙層內的結構不斷地隨時間而改變，因此水泥之電雙層屬於不穩定的動態結構[13]，量測「界達電位」可以得知當水泥不斷水化時，由電雙層變化的情形，可知「界達電位」是在 Stern 層與外部擴散層界面上之電位值，愈接近顆粒表 19.

(31) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 面其電位值愈大，因此尤界達電值可得知與表面電荷密度， σδ （Electrokinetic Charge）之關係為指數關係[14]，如下所示： σδ = N 1 ⋅ Z ⋅ eV − no exp(− zeξ / kT ) / NL -------------------------------- (2-8). 考慮時間因素則為： σδ = N 1 ⋅ Z ⋅ eV − no exp(− zeξ / kT )∫ rdt / NL t. 0. -------------------- (2-9). 式中 N1：表面電荷數 Z：係離子價數 e：電子電荷之絕對值 n0：單位體積之離子數 NL：Avogadro’s 數 V：質量體積 ξ：界達電位 k：Bolt Z manns T：絕對溫度 r：反應速率計算界達電位通常藉由量測電荷移動率（electrokinetid mobility）來推算[5]。 3.影響界達電位之因素材料參數、漿體濃度、pH 值、離子作用、界面活性劑等均會影響界達電位，而導致混凝土新拌性質之改變。 a.材料參數高爐水泥比普通卜特嵐水泥之界達電位值較低，此外低 C3A 含量之水泥，其界達電位亦較普通水泥為低。而飛灰之界達電位值亦較低，與飛灰之細度及卜作嵐反應有關，高表面積之飛灰與水之反應較 20.

(32) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 低表面積之飛灰為快[15]。 b.漿體濃度二種不同濃度之水泥漿溶液「界達電位」依時（time dependent）變化情形，基本上趨勢類似，但反應速率不同，為濃度與界達電位值之關係，濃度與界達電位值成反比，濃度愈高界達電位值愈低，這因為水泥濃度增加，水化溶液中離子濃度隨之增加，而使擴散層受壓所致[16,15]。 c.pH 值之改變水泥漿隨之 pH 值上升，其界達電位亦上升，探討其原因為當 pH 值上升，Stern 層上的 Ca2+離子濃度也隨之上升，而使界達電位值增加[16,17]。圖 2-20[15]為卜作嵐材料 pH 值與界達電位關係曲線。. 21.

(33) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 第八節混凝土工作性的量測新拌混凝土性質的測定，混凝土為品質控制的重要工作，可判定並瞭解混凝土之行為與品質均勻性。新拌混凝土相關量測試驗的重要性係基於下列二種基本假設： 1.試驗可提供估計硬固混凝土性質的資料。 2.新拌混凝土性質一旦變動，即暗示混凝土配比已改變，此時應採用應變措施補救。表 2-10 為新拌混凝土所需檢測項目，其中工作度之測定具有相當之物理意義與重要性。由於混凝土工作度受材料配比、施工方式、環境因素等變數之影響，很難設計一種滿足真正需求的試驗方法，最常用之方法為坍度試驗〈Slump Test〉，適用於一般狀況，對於如工作度零坍度之的混凝土則無法做適當的鑑定。其他如壓實因子試驗〈Compacting Factor Test〉、Vebe 密度試驗〈Vebe Test〉、流度試驗〈Flow Test〉、拌合試驗〈Mixer Test〉、重模試驗〈Remolding Test〉、貫入試驗〈Pene tration Test〉、落入試驗〈Drop Test〉等〈詳見表 2-11〉，這些實驗方法並不能完全代表混凝土工作性。在工地現場新拌混凝土的經驗評定，是古老的工作度測定方法，除了坍度試驗，工程師根據混凝土在攪拌機及灌置時的一些行為做出自己的判斷，然而這種判斷常過於主觀，沒有一定之標準。對於現在最常用的坍度試驗，仍然有許多人認為並不足以代表新拌混凝土之工作性，然而坍度試驗是使用最久也最廣泛的方法。對新拌混凝土品質檢定而言，坍度試驗仍是最具有代表性的試驗，除了最經濟最快速等優點外，坍度試驗中可看出是否有析離、泌水等之現象，但必須注意的是坍度試驗不能完全代表新拌混凝土之品質，而是在沒有更好的方法前，它是最容易被人所接受的。對於高流動性的混凝土上述試驗方法並不能完全代表混凝土工作性質，若以流變性（Rheology）之量測方法，則可將複雜的混凝土， 22.

(34) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 以較簡易的模式定義出具有物理意義的量化，來作為判斷混凝土工作度難易的依據[8,15]。相關量測如表 2-12 及 2-14 所示及圖 2-5 所示。. 23.

(35) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 第九節混凝土新拌與硬固品質之相關性強度、耐久性、體積穩定性為硬固混凝土之重要性質，而新拌混凝土其組成材料、配比方式、施工條件、方法及環境等都直接或間接的影響硬固混凝土之品質，因此欲得到設計品質的混凝土，對於其影響基因應有是當的了解。表 2-12 為新拌與硬固混凝土相對影響基因，及圖 2-6 所示。 1.孔隙率孔隙的增加在用水量固定的條件下能增加漿體體積，改善混凝土工作性，因此添加輸氣劑可以改善混凝土的稠度，減少泌水及析離現象，增加工作性。但對於硬固後的強度而言，孔隙多則強度愈低，而連通的孔隙較獨立的孔隙對強度的影響更大，可以下式來說明。 S = S 0 e − kP ------------------------------------------------------------- (2-10). S：強度 S0：孔隙率為零時之強度 k=常數 p=孔隙率(%) 對於多材料而言，強度與孔隙成反比關係，再者孔隙的存在將使滲透性提高而降低了混凝土耐久性，但孔隙存在對抗凍融性卻有相當之幫助。 2.用水量由前可知用水量提高確實能提高混凝土之工作度，但用水量過高常會造成泌水及析離而降低混凝土之強度，對耐久性也有負面影響，因為泌水使滲透性增加，新舊界面及鋼筋面也會因泌水而減低鍵結力。體積變化會因含水量過大產生乾躁潮濕之差異變形而降低混凝土品質。 3.水灰比 24.

(36) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 水灰比愈高則工作性及流動性也相對提昇，對於施工者而言是方便可施工的，但若考慮強度及耐久性時，則低水灰比為一重要策略，因為過多之水將造成強度不足及潛在耐久性問題。減低水灰比則可減少了孔隙存在，增加混凝土之強度與均勻性。 4.水泥用量在水灰比固定的條件下，增加水泥用量的確是可以提高工作度，但高水泥用量卻使硬固混凝土產生大的乾縮及潛變量，因此增加水泥用量以提高工作度及強度，是值得商榷的問題，在 ACI211.4R 中建議高強度混凝土之水泥用量最好在 392 kg/m3 至 557 kg/m3 之間。 5.骨材級配在水灰比保持一定下，改變骨材級配而不改變粗骨材最大粒徑，將會造成新拌混凝土稠度等性質之改變，相對也會影響混凝土之強度。當粗骨材比和水泥用量增加，坍度增加，但強度卻下降。 6.骨材表面狀況在顯微鏡下觀察水泥漿與骨材粘接觸可知，外表光滑的骨材，其黏接緊密度較表面粗糙之骨材為差，因此其強度相對的也較差，但表面光滑之骨材對混凝土工作性是有幫助的。. 25.

(37) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 表 2-1 混凝土材料品質之控制基因[1] 傳統混凝土/高強度混凝土. 高性能混凝土. 經濟性. 低坍度最大 Dmax 最低粗細骨材比適當摻料. 高坍度(slump>25cm) 強度愈高 Dmax 愈小最佳化粗細骨材比最佳化之摻料量. 工作性. 免搗實、高流動、適當量之水適當之搗實及振動加水泥泥砂將用量、添加介面活性劑砂漿含量及卜作嵐材料. 性質. 配比設計. 適當控制 W/C 強度及耐久性水泥含量較高新拌混凝土硬固混凝土. 溫度上昇. 減少水泥. 減少水泥. 塑性收縮. 降低水泥砂漿量. 降低水泥砂漿量. 一般標準. 初凝需較長，確保 45 分鐘之工作性有 23.5cm 以上. 凝結時間. 體積穩定性. 控制低 W/B 比，低水泥用量，彈性模數、熱變形、收縮、低用水量，添加適量卜作嵐材潛變等並無特別之控制料，採用適量高性能減水劑. 長期耐久性. 採用大量卜作嵐材料，適量高降低水灰比 W/C，採用卜性能減水劑及緩凝劑，降低作嵐材料 W/B 比值，採用優質骨材. *現階段之定義. 26. 控制長期之 W/B 及短期之 W/C 比率水泥含量較少添加卜作嵐材料.

(38) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 表 2-2 拌合水中不潔物質之容許值[1] 最大濃度(ppm). 化學名稱. (a) 預力混凝土或混凝土橋氯墩化 (b) 潮濕環境下之鋼筋混凝物土，含有鋁製埋設物，不同種類之金屬模板於結 (Cl) 構體內時硫酸鹽( SO 4 ). 試驗方法. 500 CNS5858 1,000. 3,000. CNS5862. 600. CNS1078. 總固務量. 50,000. CNS1237. 濁度. 2,000. 鹼性物質( Na 2 O + 0.658 K 2 O ). 表 2-3 卜作嵐材料在工程上之應用項目. 水泥亦可替代細骨材. 粗細骨材. 應用條件. 高流動化混凝土. 採用比表面積 5500~6000 cm 2 / g 之高爐石粉與水泥混合. 修補混凝土. 採用比表面積 8000 cm 2 / g 之高爐石粉拌合於一般混凝土 ◎ 採用 6000~8000 cm 2 / g 之 50%配比高爐石粉混合於水泥中，配合 S.P.以 W/C=0.25 於 28 日可達. 高強度混凝土. 1000 kg/cm 2 之抗壓強度 ◎ 採用飛灰(F 級)時，最好小於 20%，否則影響早期強度. 預力混凝土. 採用比表面積 6060 cm 2 / g 高爐石粉與 50%之水泥，再添加 S.P.可一日達 400 kg/cm 2 (蒸氣養護). 巨積混凝土. 卜作嵐材料大多具有降低水化熱條件，適用於巨積混凝土中. 海洋氣候. 卜作嵐材料因具有卜作嵐反應，具有良好之耐久性. 道路. 以氣冷爐石作粗骨材. 級配. 以氣冷爐石作為骨材配比. 肥料. 高爐石粉、稻殼灰具有良好肥料性質. 地工. 以水淬爐石粉替代砂注入砂樁內，可因高爐石催化性水化反應而使砂樁更緻密. 27.

(39) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 隧道噴凝土. 使用矽灰與噴凝土混合，可減少噴凝土設備的磨損，降低噴凝土反彈率，增加工作性，並得到高品質的噴凝土. 表 2-4 影響骨材界面的因素及改善策略[21,22] 因素. 骨材. 改善策略. 潔淨. 妨礙水泥與骨材間之粘結. 粒徑. ◎高強度粒徑大 ◎ 粒徑小則增加鍵結面總面積增加鍵結小影響頗大，需採強度用較小之粒徑 ◎ 粒徑大則過渡區中之水灰比提高 CH ◎普通強度可予容易充份析出排列以忽略. 形狀級配影響拌合稠度及泌水和施工性. 礦物組成. 洗淨. ◎ 良好級配減少泌水產生 ◎ 形狀良好增加工作性及密實性. 骨材礦物成分與水泥產生水化影響介面強採用矽酸鈣質粗度骨材使用石灰岩質砂及粗骨材降低熱膨脹係數. 熱膨脹. 與漿體之熱膨脹係數不同而產生危裂縫. 水灰比. ◎ ◎ W/C 高，泌水使骨材周圍緻密性降低 ◎ W/C 越高則骨材周圍水泥顆粒濃度越稀，因此 CH 晶體越容易成有規則排 ◎ 列，形成多孔結構. 水泥漿體泌水. 28. 原因. 造成骨材底部至密性降低. 使用減水劑或強塑劑降低. w/c 添加卜作嵐材料. ◎ 良好骨材級配，形狀 ◎ 降低 w/c ◎ 採用粒徑較小骨材 ◎ 減少漿體用量.

(40) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討環境. 溫溼度. 礦物摻料. 其他. ◎ 適當養護影響乾躁收縮及塑性收縮造成過渡區之為 ◎ 降低 w/c 裂縫形成 ◎ 添加卜作嵐材料. ◎ 水泥水化 C 3 A + H → C - S - H + CH. C 2 S + H → C - S - H + CH ◎ CH + pozzolans + H → C - S - H. ◎ pozzolans 添加使 CH 析出減少 ◎ 產生 C-S-H 具填充作用 ◎ 減少孔隙 ◎ 減少泌水現象. 輸氣劑可減少泌水現象，注膠可減少骨材界面乾燥收縮產生之為裂縫. 表 2-5 各種成分對卜作嵐水泥性質之影響[21,22] ASTM C150 使用規定. 效能成份. 含量(%). 正效能. 負效能. 於低熱水泥中含量應. <35%. C3 S. βC 2 S. C3 A. 25~60. ◎ 早期及晚期強度均高，為普通及早強水泥之主要成分 ◎ 支配強度發展. 水化熱高. 於低熱水泥中含量應. <35%. 15~50. ◎ 於改良水泥應<8% 早期強度發 ◎ 早強水泥<15% ◎ 水化熱低，收縮量 ◎ 低熱水泥<7% 展較慢小 ◎抗硫水泥<5%. 4~12. ◎ 凝結時間短，易 ◎ 活性大，水化快造成閃 ◎ 可製造無收縮性水凝，及工泥作性低於抗硫水泥中應<20% ◎ 增加初期凝固 ◎ 水化熱強度高，易造成體積膨脹. ◎ 提高晚期強度. 29.

(41) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究 ◎ 強度低，收縮性大. C 4 AF. MgO. 5~12. -. ◎ 早期及晚期強 ◎水化熱低度均低 ◎收縮性及放熱性低 ◎ 反應速抗硫性較佳率慢. -. <0.6%. 水化緩慢且體積膨脹易造成硬固水泥漿體開裂 ◎造成水泥安定性不佳. 游離石灰. -. -. CaO. 鹼 Na 2 O K 0.4~1.3. 石膏. CS H 2. 30. 2~4. 遲滯膠結作用異常凝結降低漿體晚期強度含量太高，即 pH 值提高，易造成速凝現象可能產生鹼骨材反應. <0.6%. 含量太多，延緩凝結時間，增加工則發生局部作性膨脹現象及強度遞減. <0.6%.

(42) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 表 2-6 不同漿體材料之 Zeta 電位(Mv) 普通水泥. 高強水泥. 低 C3A 水泥. 高爐水泥. 飛灰漿. 35. 45. 35. 35. -. No 1.. -12.0. -14.5. -16.7. -23.1. -25.5*. No 2.. -13.3. -12.3. -17.1. -24.5. -21.2**. No 3.. -13.7. -14.3. -. -21.8. -22.9**. No 4.. -11.1. -14.7. -. -20.3. -11.8***. Mean -12.5 註：*低表面積飛灰 **高表面積飛灰. -13.9. -16.8. -22.4. -. 種類. 28 天強度 (N/mm^2). *** Fly Ash/(Fly Ash+Cement)=0.3. 表 2-7 新拌混凝土品質檢測項目[1] 試驗項目稠度. 依據規範. ASTM C143. 試驗方法. 試驗要求及目的. 本試驗必須在 2.5 分鐘內完成，其目最常用坍度試的在得知混凝土之流動性及填充驗來量測性。. ASTM C231 CNS 1177. 空氣含量測定含氣量與工作度及耐久性有關，所器或量筒體積以一般均測定。測定. 溫度. ASTM C1064. 並無標準方溫度變化可知水化放熱狀況，影響法，需量穩定新拌及硬固混凝土性質。時之溫度. 單位重及產量. ASTM C138 CNS 1177. 量筒體積法量顯示配比之正確性，並可求新拌混測凝土含氣量。. 泌水. ASTM C232 CNS 1235. 吸液量(Pipet) 測定新拌混凝土泌水量，求得用水或其它可及取量與泌水量之相對值，現場甚少測表面泌水之管試。子. 抗壓. ASTM C31 CNS 1235. 製作圓柱抗壓測定混凝土抗壓強度。試體. 配比快速分析. ASTM C231 ASTM C138. 利用水洗比重在短時間內分析新拌混凝土配比成原理份，檢測配比正確性。. 含氣量. 31.

(43) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 加速養護. ASTM C684. 利用溫水、滾加速混凝土強度發展預測潛在 28 天水及自生養護強度。加速強度發展. 礦物摻料含量. -. 用#325 篩過濾利用顯微觀測殘餘部份即可查出使混凝土中水泥用之摻料。. 氯含量. ASTM C114. 以水溶法量測. 確保混凝土品質，避免鋼筋鏽蝕。. 表 2-8 工作度之量測方法[1] 試驗方法坍度試驗. (Slump Test) 密度試驗. (Vebe Test) 壓實因子試驗. (Compacting Factor Test 流度試驗 (Flow Test) 貫入試驗 (Ball Penetration Test) 重模試驗 (Remolding Test) 拌合試驗. (Mixer Test). 32. 試驗依據. 量測性質. 適用範圍. το. 適用於一般狀況，對於如零坍度之工作度低的混凝土，不易做適當的監定. το + η. 適用於流動性較差，需用振動器搗實之混凝土，缺點為量測終點時間不易控制. BS.1881 PART2:1970 ACI 211.3-75. το + η. 用於量測混凝土可壓實程度，對於如高凝聚性混凝土會粘於試驗容器而影響結果. ASTM C124-39. το + η. 可作為混凝土流動性之參考依據但對混凝土粘度不易判斷. ASTM C143-78 ACI 211.3-75 BS.1881.PAR T2:1970. 適用於較高流動性之混凝土. ASTM C360-63. Powers(1932). Tattersall(1976). το. το + η. το + η. 適用於零坍度之混凝土，缺點為最終搖動次數較不易控制模擬混凝土實際施工狀況，需以較低速拌合，適合於高流動混凝土.

(44) 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討. 表 2-9 標準工作度量測方法及範圍[1] 稠很很. 坍度 (mm) V-B （秒）落桌 ( 次 ) 搗實因數 (CF). 度乾硬. 0~25 25~50 75~100 150~. 硬硬塑性塑性流動性. 表 2-10 名稱及標準制訂單位. 32~18 18~10 10~5 5~3 3~0 -. 凹型試驗（台科大黃兆龍）. U 型試驗(U-Test) Matsuoka & Shindo. V 型漏斗試驗 (V-Funnel Test) 日本土本學會. 0.70 0.75 0.85 0.91 0.95. 高流動混凝土試驗方法[1,19] 設備. 試驗方法. 坍度錐. 坍度試驗量測坍度值，並隨即對坍落擴大的混凝土，於互成九十度的方向上量測其自由擴散直徑，取其平均值為坍流度值. 坍流度試驗. (Slump Flow Test) 日本土木學會. 112~56 56~28 28~14 14~7 7~0 -. 判斷等級. 凹型試驗儀. 是否完成向上提昇的能力. U 型試驗儀. 試驗時，先放下填充裝置填充高度若大隔間板及流動障礙隔於 300 ㎜且無板，將混凝土灌注填滿 A 骨材析離的情室後，拉啟隔間板，混凝形，則此混凝土土隨即通過障礙隔板填稱為自充混凝充 B 室，量測 B 室容器土底端至填充混凝土表面的高度。. 試驗時，將約 10 公升試坍流度介於料免導實一次填滿，上面 60~70cm 的高刮平，開啟下面排放口，性能混凝土，其 V 型漏斗試驗儀用馬錶測混凝土全部排 V 型漏斗排完完所需時間。混凝土黏性時間約介於較高時，較難判斷瞬間排 5~15 秒。完時間，可從上面觀測混 33.

(45) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究凝土流動情況，直到視線透過排放口看見下部所需的時間，以馬錶測定之。. 表 2-11 粉體系高流動混凝土之檢驗標準[19] 自充填性等級構造條件. 鋼筋最小間距(㎜) 3. 鋼筋量(kg/m ). 1. 2. 35~60 350 以上. 60~200. 3 200 以上 100 以下. U(箱)型試驗填充高度(㎜). 300 以上 (R1 障礙). 100~350 300 以上 (R2 障礙). 單位粗骨材絕對體積(m3/m3). 0.28~0.30. 0.30~0.33. 0.32~0.35. 坍流度(㎜). 600~700. 600~700. 500~650. V 型漏斗試驗流下時間(秒). 9~20. 7~13. 4~11. 坍流度達 500 ㎜所需流動時間(秒). 5~20. 3~15. 3~15. 流動性材料分離抵抗性. 34. 300 以上 (無障礙).

(46) 表 2-12 新拌混凝土性質相關文獻年代 84. 82. 86. 35. 作者研究主題研究變數朱愓之 ( 碩士論高性能混凝土材水膠比：0.28,0.32,0.4 文，黃兆龍指導) 料組成特性與及漿量：1.1n,1.3n,1.5n 早期性質研究量測：坍度電坍流度 (0.45 、 90min) 流變性質 (0.45 、 90min)超音波(0~100 小時) 抗貫入(0~終凝時間) 漿體泌水試驗漿體保水試驗漿體 Zata 量測漿體粘滯性量測林永福(碩士論文新拌混凝土在高水灰比：0.81,0.70,0.68,0.65,0.6,0.55, 中，高健章指導) 壓下之失水機理 0.45,0.4 fc' =140,210,300,380 kgf/cm2 劑別=TYPEF、TYPEAT 劑量=0.75％、1.5％(TYPEF) 0.125％、0.25％(減水劑) 拌合時間、1 分、2 分、3 分鐘柯玉清碩士論文 (張大鵬指導). ＊. ＊＊＊. 研究內容及結果新拌混凝土工作度、泵送性與塑性粘度成反比；凝聚性、稠度與降低剪應力成正比，因此此流度行為可表現新拌混凝土性質 n=1.3 配比之混凝土具有適當之粘滯性與稠度潤滑漿量過少，則減低新拌混凝土流動及變形之能力，漿量過多則對提高工作性之助益有限漿體比重與骨材比重較接近，可提高工作及抑制泌水及析離之能力. ＊細粒料量對混凝土與管壁間之潤滑助益頗大，細粒料愈大，則 µ 值愈小＊加強塑劑及減水劑均可降低 µ 值，可促進泵送性＊同坍度，同拌和水，水灰比愈小＊ k 值有效經同壓力/有效軸同壓力下降速度較慢，表示同坍度時，水泥用量較多時，有利於泵送失水現象及塞管情形較少＊添加飛灰可增加黏稠度抑制輕質骨材上浮及析高性能輕質骨混水灰比：0.4 ( w = 0.33) cm 離現象降低泌水情形凝土彈性性法之飛灰取代水泥量=23％研究＊細骨材含量會多，帶動混凝土流動，但細骨材固定水膠比探不同漿量之影響含量超過某一種程度時，坍流度及流度反而減固定漿量 VP=0.41，比較不同粗細骨材混少此因潤滑漿量不足所致. 第二章輕質骨材混凝土新拌性質探討.

(47) 36. 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 含量之影響不同輕質骨材之影響. 88. 91. 36. 賴朝鵬(博士論文混凝土材料組成顏聰指導) 對其流動性質與波傳行為之影響. 水泥砂漿： W. 蔡昆城(碩士論文淤泥再生輕質骨黃兆龍指導) 材混凝土工程性法之研究. w/b=0.28、0.32、0.4 用水量=140、150、160kg/m3 單位重=1700、1900、2000kg/m3 配比設計=緻密配比及 ACI 配比. C. 混凝土： W C. = 0.3 ~ 0.7. = 0.3 ~ 0.7. ＊水灰比 0.3 水泥砂漿坍流度會隨水泥漿體包裹厚度增加而增加，且厚度為 0.08~0.11mm 時，達到潤滑效果之臨界點＊流動化混凝土之水泥砂漿量高於 69.8％時，則水泥漿體平均包裹厚度可降低至 0.05mm ＊水泥漿體平均包裹厚度為 0.08~0.11mm 時，流化混凝土至少需含 55％之水泥砂漿＊混凝土內粗骨材量介於 30~45％時，粗骨材含量固定，則混凝土流動性質隨水泥砂漿坍流度增加而增加＊輕質混凝土之靜扭矩值決定於漿體之黏滯性，漿體稠度愈濃，其靜扭矩愈大＊混凝土最大靜扭矩值和水泥漿體成反比，克服最靜大扭矩直後，動扭矩值差異不大＊最大靜扭矩值愈大，代表所需泵送能量將愈大.

(48) 落桌 (次 ). V-B(秒 ). 坍度 (mm). 圖 2-1 工作性量測方法及範圍[1] 200 150 100 50 0 40 30 20 10 0 120 90 60 30. 搗實 (CF). 0 1 0.75 0.5 0.25 0. 很乾. 很硬. 硬. 硬塑性. 塑性. 流動性. 圖 2-2 凝結及硬固過程示意圖[1] 過渡期（凝結）. 液態. 堅固. 開始有機械強度. 剛性. 初凝時間. 終凝時間. 可工作極限. 時間. 37.

(49) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 圖 2-3 剪力及剪速率與時間之相關性[1]. 剪應力. 剪應力. 濱漢流體增加剪應變率. 緩硬性質. 剪應變率. 時間. (1) 剪應力與時間及剪應變率之關係. (2) 剪應力與剪應變率之關係. 圖 2-4 混凝土之濱漢流體曲線(1)改變 W/C 或 W/B 或含水量對 1：2：4 配比之影響(2)改變粗細骨材比率之影響[1] 0.65 0.60 0.55 0.50. 0.45. 0.40. W/C= 0.70. 0.60. 0.50. 1. 速率. µ. 增加 W/C, W/B 1:2:4 混凝土. 速率 (轉／秒. (轉／秒. ). ). W/C= 0.7. 減少骨材量配比. (水泥：砂：石子 ). 1：3：3 1：2：4. 扭矩， T. (1) 改變. 38. W/C或. W/B或含水量對 1:2:4. 扭矩，T. (2) 改變粗細骨材比之影響.

(50) 圖 2-5 水泥漿與骨材比重之關係[1] 3.2 3 骨材比重. 2.6. γa =2.65. 0.096. 比重. 2.8. 2.4. 水泥漿比重. Wc +Ww Vc +Vw. 2.2. γP =. 2 1.8 1.6 0. 0.1. 0.2. 0.3. 0.4. 0.5. 0.6. 0.7. W/C. 39.

(51) 40. 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 圖 2-6 輕質骨材混凝土工作性影響因素. 工作性. 含氣量. 材料. 骨材. 粗. 比重. 漿體. 摻料. 細. 粒形. 輸氣劑. 表面紋理. 級配. 吸水率. 卜作嵐材料. 細骨材率. 用水量. 減水劑. 水膠比. 水. 環境. 時間. 溫度. 水泥. 黏滯性. 水泥種類. 漿體/骨材.

(52) 第三章試驗計畫. 第三章試驗計畫第一節試驗材料為使實驗過程之誤差減至最低，本研究嚴格控管各種材料之穩定性與均勻性，所有材料均採一次購入或一次收集完成，避免材料產生變異而影響日後輕質混凝土的穩定性。 1.水泥本研究所使用之水泥為台灣水泥公司所生產之第 I 型卜特蘭水泥，其性質符合 ASTMC 150 第一型卜特蘭水泥的規格，所有水泥皆於購入當日即以不透水塑膠袋密封，防止水氣侵入使水泥硬化，其性質如表 3-1 所示。 2.爐石本爐石係由中國鋼鐵公司所生產的水淬爐石粉，經中聯爐石資源化處理公司研磨成細粉狀，以真空包裝運回台北，再以塑膠袋密封分裝成小袋備用。爐石粉相關化學性質由中聯公司現場取樣分析，結果如表 3-1 所示。 3.飛灰本飛灰由中聯爐石資源化處理公司提供，料源產自台電興達火力發電廠。性質如表 3-1 所示。 4.細骨材(常重砂) 本研究所使用之砂產自大安溪砂石場，屬機製砂(非機碎砂)，石頭料源取自大安溪河床之原石，洗淨後以碎石機打碎再研磨成機制砂，運送至實驗室洗淨後置於 105℃烘箱內烘 24 小時，取出冷卻後以塑膠袋密封待用。由於砂處於烘乾狀態，拌和時須將面乾內飽和水量加入拌和水內。本機製砂之相關物理性質如表 3-2 所示。 5.輕質骨材粗骨材 41.

(53) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. 本研究使用之輕質骨材為純水庫淤泥高溫燒製而成，產品取自湧源公司所提供的 3 種單位重輕質骨材。骨材經過 24 小時烘乾並以塑膠袋密封待用。輕質骨材處於烘乾狀態，拌和中須加入面乾內飽和之水。本實驗輕質骨材相關物理性質如表 3-3 所示。 6.輕質骨材細骨材本研究使用之輕質細骨材為純水庫淤泥高溫燒製而成，產品取自湧源公司所提供。骨材經過 24 小時烘乾並以塑膠袋密封待用。輕質骨材處於烘乾狀態，拌和中須加入面乾內飽和之水。本實驗輕質細骨材相關物理性質如表 3-2。 7.拌和水本研究之拌和水均取自自來水，符合 CNS3090 混凝土用水相關規定。 8.強塑劑(SP) 本研究所使用之強塑劑為欣得實業公司所生產的 HPC 1000 型，成份為磺化木質系，屬於高性能減水劑，性質介於 ASTM C494F 和 G 型高性能減水劑之間。SP 也採一次購入，使用前皆予均勻搖動，防止沈澱，SP 相關性質如表 3-3 所示。. 42.

(54) 第三章試驗計畫. 第二節試驗方法及設備 1.材料基本物理化學試驗（1）水泥、爐石及飛灰比重試驗依 ASTM C188 規定採用李氏比重瓶，先稱試樣然後倒入比重瓶內，注意不能漏失，並且置於水中，以免因煤油感溫性強而影響數據，記錄試樣倒入前後液面刻劃值再代入下式求比重。比重＝試樣重/試樣體積（試樣到入前後讀數差）（2）骨材之比重與吸水率試驗依 ASTM C127 或 CNS 488 及 ASTM C128 及 CNS 487 規定進行量測。（3）骨材篩分析試驗依 ASTM C33 之規定求取粒徑分佈及細度模數值。（4）骨材單位體積重量試驗依 ASTM C29 或 CNS 1166，CNS 1163 之規定進行量測。本研究之配比是以緻密配比法為基本架構，將骨材的堆積達到緻密化，可由級配分佈和單位重反應堆積結果。單位重試驗受搗實能量、搗實次數與搗實深度影響甚巨，搗實時應分三層，每層 25 下，每層再以木槌四側對角各敲擊 3～5 下，最後以搗棒整平後秤重，其結果可由下式計算出： Uw =. W2 − W1 Ww − W1. * 1000. 式中：Uw＝單位體積重，kg/m3 W2：骨材加桶重，kg W1：空桶重，kg Ww：桶注滿水重，kg 43.

(55) 輕質骨材混凝土施工性與品保驗證研究. （5）輕質粗粒料筒壓強度試驗本試驗利用承壓筒測定輕質粗粒料顆粒之平均相對強度指標，作為評定品質之試驗法。承壓筒：由圓柱形筒體（帶筒底）、導向環和加壓模三部分組成（圖 3-1）。加壓模外表面須有刻度線，便於控制裝料高度和壓入深度。導向環係作為導向和防止偏心之用。試驗方法：（a）篩取試驗篩 9.5～19mm CNS 386 之試樣 0.005m3，其中 9.5 ～13.2mm 粒徑之體積含量應占 50％～70％。（b）以圓柱形筒體（帶筒底）裝試樣，分別測定 3 次鬆粒料重，試驗步驟參照 CNS 1163［粒料單位質量與空隙試驗法］第 7 節「搖振法」，取其算術平均值。對於天然輕質粒料，取所測得之鬆粒料重算術平均值，乘以 1.15 之放大係數作為樣品量；而對於其他輕質粒料，則乘以 1.10 之放大係數作為樣品量。（c）稱取試樣，將圓柱形筒體（帶筒底）和導向環組裝後，試樣分 3 次裝入筒中，每裝一次，應置於堅固地面上，輪流提起桶體之對側約 5cm 高，並遽然放開使之落下振實，使顆粒自行振密。每裝一次須重複振實 50 次，每側為 25 次，用手指或直尺修平粒料表面。試樣裝入桶中後再裝上加壓模，並檢查加壓模的下刻度紋是否與導向環之上緣重合，如不重合，應再輕敲筒壁四周，直至完全重合為止。（d）將加壓模置於試驗機之下壓板上，以每秒約 294～490 N｛30 ～50kgf｝的速率均勻加載，當加壓模壓入深度為 20mm 時，記下壓力值。（e）筒壓強度計算輕質粗粒料之筒壓強度，依下式計算：. R＝. 44. P F.