水庫淤泥輕質骨材產製及輕質骨材混凝土應用與推廣分項計畫三：水庫淤泥輕質骨材混凝土應用研究

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(1)水庫淤泥輕質骨材產製及輕質骨材混凝土應用與推廣分項計畫三：水庫淤泥輕質骨材混凝土應用研究. 內政部建築研究所補助研究報告.

(2) 「水庫淤泥輕質骨材產製及輕質骨材混凝土應用與推廣」分項計畫三：水庫淤泥輕質骨材混凝土應用研究. 執行單位：中華民國節能輕質骨材混凝土推廣協會研究主持人：顏. 聰、黃兆龍. 協同主持人：彭耀南、方一匡、黃玉麟、陳宗鵠、陳豪吉、潘誠平、王和源、張明添、張朝順、林維明、李隆盛、湯兆緯、葉春爐. 內政部建築研究所補助研究報告中華民國九十二年十二月.

(3) 分項計畫三目錄第一章. 輕質混凝土最佳配比設計研究..................................................01. 第一節. 前言…...................................................................................01. 第二節. 淤泥輕質骨材混凝土配比...................................................02. 第三節. 結構用淤泥輕質骨材混凝土製作.......................................15. 第四節. 結構用淤泥輕質骨材混凝土新拌性質...............................19. 第五節. 結構用淤泥輕質骨材混凝土硬固性質...............................23. 第六節. 隔熱用淤泥輕質骨材混凝土製作及性質...........................30. 第七節. 結論......................................................................................34. 參考文獻...............................................................................................35. 第二章. 輕質骨材混凝土之輸送、灌製及夯實技術研究」.......................37. 第一節. 前言.......................................................................................37. 第二節輕質混凝土品質保證...................................................38 第三節輕質混凝土配比的要件及試拌規劃...................................47 第四節. 預拌混凝土廠自主評核表(本資料參考引用：內政部建築研究所八十一年六月預拌混凝土廠品質認證制度專題研究計畫)......................................................................5 2. 第五節結論.......................................................................................69.

(4) 第三章. 非結構用途輕質骨材混凝土產品之產製技術開發…………...71. 第一節. 緒論......................................................................................73. 第二節. 文獻回顧..............................................................................75. 第三節. 試驗方法……………………..............................................85. 第四節. 試驗結果與討論………………………............................111. 第五節. 結論與建議……………………………............................176. 參考文獻.............................................................................................180. 第四章. 建築用途輕質骨材混凝土預鑄產品(如版、樑、柱預鑄構件、隔間牆等)之產製技術開發……………………………...........183. 第一節. 緒論....................................................................................184. 第二節. 輕質骨材混凝土預鑄構件之實際量產化研究................187. 第三節. 輕質骨材混凝土預鑄樑構件之性質研究...................207. 第四節. 輕質骨材混凝土預鑄版構件之性質研究...................255. 第五節. 輕質骨材混凝土預鑄柱構件之性質研究...................299. 第六節. 輕質骨材混凝土預鑄牆構件之性質研究...................324. 參考文獻.............................................................................................366.

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(6) 第一章輕質骨材混凝土最佳配比設計研究第一節前言台灣地處版塊活動頻繁之區，又地處亞熱帶，海島能資源貧乏，所以結構物耐震及能資源節約的雙重事情上必須加以審慎考量，輕質骨材混凝土的應用因此漸受重視，譬如台北國際金融中心的裙樓即使用密度 1000kg/m3 的輕質骨材混凝土作為隔熱節能用途，而埔里鎮公所使用輕質骨材混凝土其目的亦類似。以往，輕質骨材製造原料大多以膨脹黏土、頁岩、及板岩為主[1]，但本研究採用以水庫淤泥經旋窯高溫燒結製造輕質骨材，此途徑預期可降低輕質骨材製造成本，解決以往因進口輕質骨材昂貴，無法實際使用於建築物及公共工程的問題。當然亦由於台灣地區四面環海，終年潮濕，冬季東北季風強力吹襲，挾帶大量含鹽分之海霧，所經之處，鋼筋為之生鏽，完全落在混凝土施工規範土木 402-88 所謂之「有鹽霧侵蝕環境」。加上台灣且長年多雨，工廠林立，垃圾焚化爐處處可見，此等組合導致雨水含酸，深具侵蝕性；都市過度集中下，汽車排放高量的 CO2 及二氧化硫之氣體等，更對結構物造成甚嚴重的侵蝕。所以輕質骨材混凝土配比考量上，應同時兼顧耐久性、強度、及工作性。配比設計研究內容包如下： (1)配製結構用輕質骨材混凝土配比，採用 ACI 配比及緻密配比兩種方法，調配 31 組結構輕質骨材混凝土配比。 (2)進行非結構用途淤泥輕質骨材混凝土配比，以隔熱用途為主要目的，設定配比目標為密度 1000~1400 kg/m3，隔熱之熱傳導係數介於 0.2~0.5 w/m°K 之間，共調配 10 種非結構用隔熱用輕質骨材混凝土配比。 (3)拌製高性能輕質骨材混凝土，設定工作性達到高流動性設計要求（坍度為 230±20 mm、坍流度為 500±100 mm），亦即達到自填充混凝土(SCC)範圍。 (4)比較分析所有配比性質，提出較佳的混凝土配比方法及計算流. 1.

(7) 程，以作為混凝土產業者生產輕質骨材混凝土的參考。. 第二節淤泥輕質骨材混凝土配比本研究淤泥輕質骨材混凝土配比設計採用 ACI 211.2 配比設計法及緻密配比設計法等兩種方法，配比架構如圖 1-2.1 及圖 1-2.2。其中 ACI 211.2 配比設計法係以半經驗法則，查圖表方式，依循 ACI 211.2 輕質骨材混凝土配比設計的流程，由材料性質及及配合結構物性能需求，分別考量輕質骨材混凝土的工作性、強度及耐久性，以決定輕質骨材混凝土各材料用量。緻密緻密配比設計理論以骨材（輕質粗骨材、常重砂、飛灰）為最主要架構，顆粒堆積在物理上可獲得最小孔隙，如此可以減少水泥漿量，減少水泥及水量，預期減低乾縮、膨脹問題，而具有優良的耐久性能，若再加上使用減水摻料（強塑劑）及卜作嵐材料（飛灰、爐石），在工作性可達到高流動性設計需求（坍度為 230±20 mm、坍流度為 500±100 mm），以期能同時兼顧耐久性、強度、及工作性的性能。. 工作度工作度強度強度耐久性耐久性. 水泥漿量. DDmax ++FM FM max. 粗細骨材量. 試拌試拌. 多漿系統配比. 圖 1-2.1 ACI 混凝土配比設計架構. 2.

(8) 骨材緻密堆積α，β 骨材緻密堆積α，β. 飛灰/砂/石子比例飛灰/砂/石子比例. 最小孔隙率Vv 最小孔隙率Vv. 漿量Vp=nVv 漿量Vp=nVv. 水泥漿量水泥漿量. 骨材量Va=1-Vp 骨材量Va=1-Vp. 飛灰/砂/石子量飛灰/砂/石子量. 工作度/強度/耐久性工作度/強度/耐久性. 水泥/水/爐石/強塑劑水泥/水/爐石/強塑劑. 試拌試拌. 適漿系統配比適漿系統配比. 圖 1-2.2. 緻密混凝土配比設計架構. 2.1 ACI 211.2 配比設計法 1.AC I 重量法此法之設計步驟如下： (1)選擇坍度坍度與構造物的種類有關，其建議值如下表 1-2.1 所示：表 1-2.1. 構造物種類及建議坍度值坍度值(mm). 構造物的種類. 最大值. 最小值. 樑或牆. 100. 25. 建築物的柱子. 100. 25. 樓. 75. 25. R C. 板. 3.

(9) (2)選擇輕質骨材最大粒徑選擇粗骨材粒徑較大者，其骨材總表面積較小可用較少填充漿量，因此有較佳經濟性，最大值受施工模板、鋼筋間距及樓板厚度限制。若有高強度之需求時，在相同水灰比(水膠比)下，減少粗骨材最大粒徑，會有較佳之強度。ACI 211.2 通常使用 19mm(3/4”)、12.5mm(1/2”)與 9.5mm(3/8”)三種標稱最大粒徑。 (3)估計拌合水量及空氣含量拌合水量係由粗骨材最大粒徑及坍度值決定，空氣含量係由粗骨材最大粒徑來決定，如下表 1-2.2 所示：表 1-2.2. 單位用水量與含氣建議表標稱最大粒徑(mm). 項目非輸氣混凝土. 輸氣混凝土. 9.5. 12.5. 19. 坍度. 25~50. 208. 199. 187. (mm). 75~100. 228. 217. 202. 100~150. 237. 223. 208. 3. 2.5. 2. 含氣量（％）坍度. 25~50. 181. 175. 166. (mm). 75~100. 202. 193. 181. 100~150. 211. 199. 187. 輸氣量. 輕度暴露. 4.5. 4.0. 4.0. （％）. 中度暴露. 6.0. 5.5. 5.0. 惡劣暴露. 7.5. 7.0. 6.0. (4)決定水灰比（水膠比）水灰比（水膠比）係由強度與耐久性決定。在強度方面. 4.

(10) 如下表 1-2.3 為輕質骨材混凝土水膠比與 28 天抗壓強度。在耐久性方面係由各種曝露條件之下，限制輕質骨材混凝土最大水灰比(水膠比)值如下表 1-2.4 所示。. 表 1-2.3. 混凝土抗壓強度與水灰比(水膠比)關係. 28 天抗壓強度. 近似水灰比(水膠比). (kgf/cm2). 非輸氣混凝土. 輸氣混凝土. 420. 0.41. -. 350. 0.48. 0.40. 280. 0.57. 0.48. 210. 0.68. 0.59. 140. 0.82. 0.74. 註:本表適用條件為含氣量小(等)於 6％，標稱最大粒徑 19~25mm，使用 Type I 卜特蘭水泥。. 表 1-2.4. 各種暴露條件混凝土允許最大水灰比(水膠比). 結構物類型薄斷面和保護層小於 2.5 公分之結構物其他結構物. 結構物經常潮濕或. 結構物暴露在海水或. 暴露凍融交替環境. 硫酸監環境. 0.45. 0.40. 0.50. 0.45. 註：1.薄斷面結構物包括欄杆、縁石、窗台、壁架裝飾物等。 2.使用 Type II 或 Type V 水泥，表列水灰比或水膠比可增加 0.05。. (5)計算水泥用量：由單位用水量與水灰比(水膠比)計算。 (6)計算粗粒料用量：由最大骨材粒徑與細粒料之細度模數來決定。如下表 1-2.5 所示。. 5.

(11) 表 1-2.5. 單位體積混凝土中，乾燥搗實粗粒料佔體積 FM. b/bo. 2.40. 2.60. 2.80. 3.00. 9.5. 0.58. 0.56. 0.54. 0.52. 12.5. 0.67. 0.65. 0.63. 0.61. 19. 0.74. 0.72. 0.70. 0.68. Dmax(mm). (7)計算細粒料用量：利用粗粒料之比重係數以及含氣量來初估混凝土密度，詳表 1-2.6 所示，並求算細粒料用量。表 1-2.6. 常重砂一輕質骨材混凝土新拌密度初估表初估密度(kg/m3). 粗粒料之比重係數. 含氣量 2％（＊） 4％. 6％. 8％. 1.00. 1640. 1600. 1560. 1520. 1.20. 1720. 1680. 1640. 1610. 1.40. 1810. 1770. 1730. 1690. 1.60. 1890. 1850. 1810. 1770. 1.80. 1970. 1930. 1900. 1860. 2.00. 2060. 2020. 1980. 1940. 2.2 緻密配比設計法緻密混凝土配比設計法，此種方法適用於一般高性能混凝土 (HPC)、自密性混凝土(SCC)、高流動化混凝土(HFC)及優生高性能混凝土(EC)之配比設計，並且可簡化各種密度（輕質、常重及重質）混凝土之設計流程。 1.基本理論 (1)配比的考量. 6.

(12) 傳統 ACI 配比方法係以「工作性､強度､耐久性及經濟性」之順序來考量混凝土的配比，所調配出之混凝土在大工作度範圍內，會採用比較多的「拌和水量」，相對的提高「水泥量」。而依據 ACI 363「高強度混凝土」的觀念，或 ACI 211.4R「高強度飛灰混凝土配比設計」的準則而言，高工作性通常伴隨著「高拌和水量」及「高水泥用量」的結果，此種配比依據「潛變乾縮模型」來看，將面臨潛在大量變形的危機。尤其在水灰比小於 0.42 時，更會產生因水泥化學反應收縮之較大量「自體收縮變形」，故考慮採用「低漿配比」及「水泥有充分水化的水」是有其必要性。透過「最緻密堆積､最低漿量(Vp)､及最大密度」的配比觀念，達成 HPC、SCC、HFC、EC 品質要求。換言之，欲減少水泥漿量應考慮骨材之「較佳級配」或最「緻密之堆積方式」。另外，必須減少骨材比表面積(S)，也就是增大最大骨材粒徑 ( Dmax )，但如此將會犧牲骨材與水泥漿界面鍵結力，依據 ACI 363 「高強度混凝土」規範所述，為了提高混凝土的強度效率，有必要採用 Dmax 較小的粗骨材，選定適當骨材用量及粒徑以平衡工作度與混凝土強度。一般考慮方式，增大細骨材粒徑為最有效的方式，依經驗採用粗砂(FM=2.8~3.1)可得甚佳的效益，因為砂的顆粒數較粗骨材之顆粒數多，控制砂較為方便。減少潤滑漿厚度(t) 亦是可行的，惟此時要利用「界面潤滑」的方式，使漿量雖少仍有足夠的潤滑，如此方可使骨材顆粒間能輕易相互滑移，而填塞入最佳位置（即最低能階處），並獲得設計所需之工作性。這些填塞物質以圓形的飛灰或矽灰最為有益，因為有「軸承」或「滑輪」的功能，讓骨材容易相對滑移。 2.顆粒材料之最佳堆積骨材約佔混凝土的體積 60~75%，所以直接控制骨材級配將可有效獲得最小空隙( Vv )值。以混凝土中固態材料之最大混合密度，尋找「最小空隙」獲得「最佳級配」以調製混凝土，可得到較高強度及較佳之工作性。因顆粒堆積方式對巨觀力學行為有很大的影響，此. 7.

(13) 觀念如同原子組構或土壤顆粒材料般，顆粒組構堆積越緻密，空隙越小，接觸點愈多則密度愈大，理論上應可得較高之勁度或強度。此外，以相同漿體及水膠比(W/B)而言，骨材最密堆積下之總漿量會減少，相對的總「拌和水量」亦會減少，如此可減少混凝土中弱界面（骨材與水泥漿之界面）形成的機率，亦可減少水泥漿與骨材不等量變形而產生界面裂縫及漿體裂縫之影響，對混凝土整體強度有正面之貢獻。緻密堆積雖可提高混凝土之工作性，然而使用多量骨材狀況下，工作性相對因摩擦力增大而降低，如果造成蜂窩時，此亦將造成混凝土實際強度降低之反效果，因此如何獲得緻密度與強度的線性關係，及工作性與強度之最佳互利狀況是非常重要的。 3.界面潤滑劑傳統又古典的 ACI 混凝土配比方法，純以「拌和水量」的增減來調整工作性，對高流動性混凝土而言，ACI 方法可能「拌和水」過量而有不利體積穩定性及耐久性之影響，如何使用強塑劑等化學摻料，以改善低水膠比(W/B)又低拌和用水量之混凝土具流動性，使緻密堆積顆粒間之滑移阻力減少，以達成設計所需之工作性，是非常重要的。通常加入「強塑劑」，即高性能減水摻料，將使新拌混凝土中的顆粒，容易沿剪力切面滑移變形，減少流動阻力而提高工作性質。此類強塑劑等界面潤滑劑，基本上應符合 ASTM C494F 及 G 型之「高性能減水劑」，當然也有併合應用「一般減水劑」達到高工作性的實例，不過並不建議。此類界面潤滑劑具界面靜電互斥效應，可減少新拌水泥漿材料吸附水層及擴散水層之水膜厚度，使之具有減水效果。惟採用強塑劑，若配比不當，仍有可能造成混凝土材料泌水或析離問題，當然也可能有較大坍度損失及藥效大量折減現象，此必須透過混凝土配比設計的手段來加以克服。 4.卜作嵐材料混凝土中卜作嵐材料的應用，係以卜作嵐填塞骨材空隙，使骨材系統緻密度提高，如此混凝土在物理學上即呈穩定結構，透過減水而降低漿量，則混凝土總水量降低，但是又控制 W/C 大於 0.42，. 8.

(14) 使水泥的水化能非常充分發揮，則多餘的水可供應卜作嵐反應，達到強度長期增長的功效。過去傳統卜作嵐材料的應用，係以取代部份水泥用量來減少水化熱，減少高水泥用量對日後潛變乾縮的威脅。卜作嵐材料可增加細粉料部份，以提高混凝土的塑性粘度，再透過卜作嵐反應及填塞微孔之作用，直接可提高混凝土之緻密性，改善材料之弱界面帶，而間接可提昇混凝土之強度。惟對此種材料之使用，必須謹慎以避免其對混凝土早期強度的不良影響。同時傳統 ACI 配比使用卜作嵐的量無法知道最佳量多少，而黃氏緻密配比法很清楚獲得最佳點。 5.漿體與骨材界面粘結料在理論上只要能將惰性骨材膠合，並填塞骨材間之空隙，減少應力集中，即可提高強度及其他性能，故在「相同水膠比下，漿體應俱有相同強度」的大前提下，避免使用高量的水泥粘結料，以減低漿體產生微裂縫的機率，但是過少的漿量又將形成空隙或蜂窩，而不利於強度。故製作高性能混凝土應如何找出避免過量空隙，與採用「最小潤滑漿量」及「粘結漿量」之平衡點非常重要。 2.3 緻密配比流程依據上面的基本理論，其配比流程如圖 1-2.3 所示。步驟一：選擇材料蒐集水泥､骨材與摻料之物化性資料，以供配比計算參考之需。基本上長期材料資料必須由可以供應商提供，而非由購買者執行，購買者只進行驗收檢驗而已。2001 年新版交通部規範即有此所謂之「零頭管制」之料源管制工作。步驟二：量測最大密度求出最小空隙率（最大密度），依最小空隙的原理，其基本方法是探討顆粒材料最大堆積密度即最佳級配條件下的空隙，其推演方法如下：. 9.

(15) 1.選擇材料 1.料源、產能 2.品質、品管 3.粗骨材Dmax 2.量測最大單位重 1.各材料比率爐石粉/水泥比 2.飛灰/砂比 3.固定飛灰/砂比 4.求飛灰/砂/粗骨材比 5.求出最小孔隙Vv 3.計算漿體及骨材體積 1.漿體體積VP=n*Vv（設定n） 2.骨材體積Va=1−VP 3.計算飛灰、砂、粗骨材量 4.決定坍度、強度 5.決定SP 用量及拌和用水量 1.依強度及耐久性選擇水膠比(W/B) 2.計算水泥、爐石粉、水及SP用量 6.試拌 1.調整含水量 2.調整配比圖 1-2.3. 緻密配比設計流程. 利用四分法取樣將砂和飛灰混合，以飛灰取代砂之方式，求出混合料之最大密度，此即是飛灰取代砂之最佳比例，如圖 1-2.4 所示，顯示飛灰取代砂 15%之密度最大。圖 1-2.4 在 α＜15%之曲線飛灰量 0%開始，由於飛灰填塞入砂之空隙，而產生置入的效應，密度逐漸依飛灰之填入而增加。. 10.

(16) 2100. 單位重 (kg/m 3 ). 2000. α = 15 %. 1900 1800 1700 1600 1500 0. 5. 10. 15. 20. 25. 飛灰量 (%) 圖 1-2.4. 飛灰填塞砂空隙之密度曲線. 直到 α＝15%時，飛灰之填入已無砂之空隙可填，勢必推擠砂原有的空間，而產生取代的效應，所以飛灰的填入必須擠掉砂，如同「阿基米德浮力原理」，又飛灰比重較砂輕，所以密度下降，其下降比率即如同浮力，為飛灰比重(2.2)減掉取代砂之比重(2.65)，則其斜率幾乎為 2.2−2.65＝−0.45。故填塞及取代絕對會有一轉摺點出現，見圖 1-2.4。同理，以固定砂和飛灰之最佳比例（本例如圖 1-2.4 為 15%），重覆上述之步驟，找出砂與飛灰及混合粗骨材之最大密度比例為 β＝50%，此點即是 HPC 骨材組成之最佳化，如圖 1-2.5 所示。當在進行上述之步驟時，若感覺只要給予少許之振動能量，即能使混合料達密實狀況，即已接近 HPC 之最佳化點（緻密點）之比例。根據求出之骨材最大密度求出最小空隙 Vv 。 1.假設飛灰取代砂之最大單位重比例為 α，如圖 1-2.4 所示。 α=. W fly W fly + WCS. --------------------------------------------------------------- (2-1). 2.（砂＋飛灰）在混合骨材之最大單位重比例為 β，如圖 1-2.5 所示。. 11.

(17) 2100. 單位重 (kg/m 3 ). 2000. β = 50 %. 1900 1800 1700 1600 1500 25. 0. 50. 75. 100. 125. 細粒料含量 (%) 圖 1-2.5. β=. WCS + W fly (WCS + W fly ) + Wca. 3. Vv =1−(. W fly. γ. fly. +. WCS. γ CS. +. Wca. γ ca. 砂⁄飛灰細粒料含量之單位重曲線. ------------------------------------------------------- (2-2) ) ----------------------------------------------------- (2-3). 式中 W fly ， γ fly ：分別表飛灰重(kg/m3)及飛灰比重； 3. )及粗骨材比重；和. Wca ， γ ca ：分別表粗骨材重(kg/m. 3. WCS ， γ CS ：分別表細骨材重(kg/m. )及細骨材比重。. 步驟三：計算用漿量及骨材體積 1.各骨材之用量水泥漿體 Vp 假設 nVv，以涵蓋空隙 Vv 及潤滑漿量 S．t＝(n−1)Vv， n 依經驗為 1.1，1.2，1.3，1.4 或 1.5，以 1.3 最佳。可以下式求之： V p =n Vv. -------------------------------------------------------------------- (2-4). 則骨材量可以依下式求出，. 12.

(18) Vagg =1− V p =(. Wca. γ ca. +. WCS. γ CS. +. W fly. γ. ) ------------------------------------------ (2-5). fly. 由於飛灰、砂、粗骨材之混合比率為最緻密點，屬於固定體積比率，故將公式(2-1)及公式(2-2)重新代入公式(2-4)及公式(2-5)中，則可求出下式飛灰、砂、粗骨材用量。 Vagg. WCS =. (. α. ) 1−α γ. 1. +. fly. 1. γ CS. Wca = WCS ×. 1− β ( β − αβ ). W fly = WCS. (. ×. α 1−α. ). 1− β 1 +( ) β − αβ γ ca. ------------------------------------- (2-6). ------------------------------------------------------- (2-7) --------------------------------------------------------- (2-8). 2.水泥､爐石及拌和水量 Vp =. W. γw. +. C. γC. +. Wsλ. γ sλ. -------------------------------------------------------- (2-9). 當爐石粉取代水泥重量比為 ξ 時，可將公式(2-9)式改為 Vp =. (W / C ) * C C [ξ /(1 − ξ )] * C + + γw γc γ sλ. ------------------------------------(2-10). 假設設計強度所需之水膠比為 λ，查依所用水泥混凝土之經驗圖及表，則 W/B=W/(C+P)=λ -------------------------------------------------------(2-11) 式中 P= Wsλ + Wfly ∴W=λC+λ Wsλ +λ W fly ---------------------------------------------------(2-12) 由公式(2-8)已求出飛灰量 Wfly，所以公式(2-12)只剩下水(W)，水泥 (C)及爐石粉(Ws)三個變數，需要三個方程式。又因為爐石粉取代水泥之比率為主. 13.

(19) =. W sλ C + Wsλ. --------------------------------------------------------------(2-13). ∴ Wsλ =ξ/(1−ξ)×C --------------------------------------------------------(2-14) 最後將公式(2-12)代入公式(2-10)可得 λW fly γw C= λ 1 ξ λ 1 [ + + ( + )] γ w γ c (1 − ξ ) γ w γ sλ Vp −. W=(C+P)•λ. ------------------------------------------(2-15). -----------------------------------------------------------(2-16). 上式中 W ：水重 Wsλ. γw. ：爐石密度 (kg/m3). γ sλ. ：水之比重：爐石比重. C. ：水泥重. γc. λ. ：水膠比. P ：卜作嵐材料. ：水泥比重. 步驟四：決定強度與坍度依據設計圖說、施工規範及施工條件之要求，選定混凝土強度及坍度。當混凝土要求強度 f'c=560kgf/cm2 時，且無工地經驗資料可循，或試驗室資料可資應用時，則配比之需求強度 f'cr 可由方程式(2-17)求得： f ' c + 98 (kgf/cm2)或 0.9 f ' c + 9.6 f'cr= (MPa) -----------------------------------------------------(2-17) 0.9. f'cr=. 步驟五：決定 SP 用量及拌和用水量強塑劑(SP)的使用在「黃氏緻密混凝土配比法」中，係用來調整工作性的，因此與傳統 ACI 的理念完全不同。然而為保持水膠比不變，故需將 SP 之用量從最初所用水量扣回，即最後之用水量加上 SP 之用量需. 14.

(20) 和最初配比計算之用水量相等。步驟六：試拌依配比設計之結果，試拌 HPC 時之下料程序應注意，將飛灰延至最後加入，若骨材為乾燥時須先加入一小部份水先將骨材濕潤，再將所有之 SP 與所有剩餘之水混合加入混凝土中攪拌，以獲得 SP 之最大效用。最後測試 HPC 之各種新拌性質，當坍度未符合要求時，可添加 SP 予以修正，經現場之試拌顯示添加 0.1%之 SP 可增加 20mm 之坍度，因此 SP 之添加需非常小心，不可過量，否則將導致泌水，致產生黏稠結果，而影響工作性。步驟七：結果之處理由配比計算所得之結果明顯看出 V p 值與各組成材料間之關係，對於 V p 值越小則拌和水量及水泥量減少，因此可減少對混凝土之乾縮潛變。. 以經濟性之考量，水泥用量之減少，無疑地使混凝土之成本降低，並且降低水化熱所產生之負面影響及產生乾燥龜裂之機率。. 第三節結構用淤泥輕質骨材混凝土製作本研究配製結構用輕質骨材混凝土配比，採用 ACI 配比及緻密配比兩種方法，共調配 31 組結構輕質骨材混凝土配比。探討變數包括四種不同顆粒密度淤泥輕質骨材（0.7、1.1、1.25、1.5 g/cm3），兩種不同細骨材（機製砂及河川砂）及二種不同配比（緻密配比及 ACI 配比設計法），有關水庫淤泥係採用石門水庫淤泥經商業化旋窰所製造之輕質骨材，如表 1-3.1 所示。31 組配比如表 1-3.2。. 15.

(21) 表 1-3.1 輕質粗骨材及常重砂基本性質物理性質顆粒密度(g/cm3) 吸水率(%) Dmax(mm) 細度模數(FM) 30 顆輕質骨材平均抗壓強度 (MPa) 桶壓強度(MPa) 鬆單位重(kg/m3). 0.7 6.4 20 6.95. 1.1 7.2 13 6.48. 機製砂河川砂（大安溪）（木瓜溪） 1.5 2.64 2.74 8.0 2.6 3.0 13 …. …. 6.40 2.96 2.88. 2.66. 3.33. 6.74. ….. ….. 2.75 498. 3.51 658. 6.85 836. ….. ….. …. ….. 水庫淤泥輕質粗骨材. 16.

(22) 表 1-3.2 31 組結構用輕質骨材混凝土配比輕質骨材輕質骨材骨材種類顆粒密度. 組別 M15-32-140 M15-32-150. Type 1. 1.5. M15-32-160 M15-28-150 M15-40-150 M07-32-140 M07-32-150. Type 2. 0.7. M07-32-160 M07-28-150 M07-40-150 M11-32-140 M11-32-150. Type 3. 1.1. M11-32-160 M11-28-150 M11-40-150 M12-32-140 M12-32-150. Type 4. 1.25. M12-32-160 M12-28-150 M12-40-150 R15-28-150. Type 1. 1.5. R15-32-150 R15-40-150. LWA 比重 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.5 1.5 1.5. 常重砂種類機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂機製砂河川砂河川砂河川砂. 材料配比（kg/m3） Cement Fly Ash Slag. w/cm. Wtotal. N. w/c. Sand. L.WA*. Water. SP. 0.32. 140. 1.173. 0.4915. 781. 612. 285. 138. 15. 114. 24. 0.32. 150. 1.278. 0.4716. 759. 595. 318. 134. 17. 138. 12. 0.32. 160. 1.383. 0.4554. 737. 578. 351. 130. 19. 151. 9. 0.28. 150. 1.391. 0.3890. 736. 577. 386. 130. 20. 136. 21. 0.40. 150. 1.120. 0.6709. 791. 621. 224. 140. 12. 140. 10. 0.32. 140. 1.173. 0.4915. 781. 294. 285. 138. 15. 112. 28. 0.32. 150. 1.278. 0.4716. 759. 286. 318. 134. 17. 126. 24. 0.32. 160. 1.383. 0.4554. 737. 278. 351. 130. 19. 147. 13. 0.28. 150. 1.391. 0.3890. 736. 277. 386. 130. 20. 122. 28. 0.40. 150. 1.120. 0.6709. 791. 298. 224. 140. 12. 137. 13. 0.32. 140. 1.173. 0.4915. 781. 443. 285. 138. 15. 119. 21. 0.32. 150. 1.278. 0.4716. 759. 431. 318. 134. 17. 138. 12. 0.32. 160. 1.383. 0.4554. 737. 419. 351. 130. 19. 149. 11. 0.28. 150. 1.391. 0.3890. 736. 418. 386. 130. 20. 129. 21. 0.40. 150. 1.120. 0.6709. 791. 449. 224. 140. 12. 140. 10. 0.32. 140. 1.173. 0.4915. 781. 503. 285. 138. 15. 114. 26. 0.32. 150. 1.278. 0.4716. 759. 490. 318. 134. 17. 132. 18. 0.32. 160. 1.383. 0.4554. 737. 476. 351. 130. 19. 151. 9. 0.28. 150. 1.391. 0.3890. 736. 475. 386. 130. 20. 127. 23. 0.40. 150. 1.120. 0.6709. 791. 510. 224. 140. 12. 140. 10. 0.28. 150. 1.417. 0.3916. 751. 570. 383. 133. 20. 126. 24. 0.32. 150. 1.301. 0.4756. 774. 588. 315. 137. 17. 138. 12. 0.40. 150. 1.140. 0.6791. 807. 613. 221. 143. 12. 144. 6. 17.

(23) R11-28-150. 1.1. 河川砂. 0.28. 150. 1.417. 0.3916. 751. 426. 383. 133. 20. 125. 25. R11-32-140. 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1. 河川砂河川砂河川砂河川砂河川砂河川砂河川砂. 0.32. 140. 1.193. 0.4965. 796. 452. 282. 141. 15. 119. 11. 0.32. 150. 1.301. 0.4756. 774. 440. 315. 137. 17. 138. 12. 0.32. 160. 1.409. 0.4587. 752. 427. 349. 133. 18. 153. 7. 0.40. 150. 1.140. 0.6791. 807. 459. 221. 143. 12. 144. 6. 0.28. 223. ……. 0.28. 417. 409. 796. 0. 0. 200. 23. 0.32. 223. …….. 0.32. 504. 409. 697. 0. 0. 223. 0. 0.40. 223. …….. 0.40. 625. 409. 558. 0. 0. 223. 0. R11-32-150 Type 3. 1.1. R11-32-160 R11-40-150 R-ACI-28-223 R-ACI-32-223 R-ACI-40-223. 18.

(24) 第四節結構用淤泥輕質骨材混凝土新拌性質 4.1 坍度及坍流度混凝土新拌性質工作度的指標不外乎是坍度及坍流度，此仍為一般人所樂於使用，其原因乃其操作方便，又能涵概工作性能之真諦。良好的工作性能可避免不必要的震動及不當的施工產生混凝土的劣化基因，影響混凝土的耐久性，進而縮短混凝土的壽命。新拌混凝土除了一般傳統的量測坍度試驗外，流變性質亦是一重要之參考指標。流變性的理念對高流動化混凝土而言是相當重要，它可以反應出混凝土現場泵送的難易度，尤其是在高層泵送或長距離泵送時，更需要以流變性質數據來判斷泵送壓力及泵送距離。本研究採用的水庫淤泥輕質粗骨材，因表面瓷化降低吸水率具有理想輕質骨材的標準。再加上高性能混凝土的發展，輕質骨材混凝土可調配成高流動性的 SCC 特性。因此，本研究之新拌輕質骨材混凝土工作性以坍度、坍流度，流動時間為指標，除初始坍度、坍流度達設計要求外，並要求在 60 分鐘後亦能達到要求的性能，以確保混凝土的工作性能。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，下壓力較小，水平的側向推力也較小，坍流時間變長。在固定水膠比時，低水泥和低用水量，為達到足夠的工作性，強塑劑的用量相對的增加，見表 1-2.2 所示。使得漿體的稠度變得更大，流動時間也變得更長。在固定用水量時，水膠比愈低者其漿體濃度愈濃，其相對的稠度也增加，流動時間當然亦拉長。水膠比如果過高，一方面由於強塑劑的用量減少，且漿體濃度較低，粗骨材較多，導致潤滑漿量較少，所以流動性較差，反而所呈現的坍度、坍流度值均較低。但無論任何狀況，本研究各組混凝土均能符合坍度為 230±20mm、坍流度為 500±100mm 的高流動性設計要求。 4.2 流變性質新拌混凝土初期的粘滯性與潤滑之水泥漿量有關，經過一段時間後，持續的水化反應將會使得水泥漿量的粘稠性依時產生變化。在水 19.

(25) 泥漿「質」的考量上，圖 1-4.1 及 1-4.2 為固定拌和水量 150 kg/m3，輕質骨材混凝土標稱單位重分別為 1900 kg/m3 （LWA 顆粒密度＝ 1.1g/cm3）及 2000kg/m3（LWA 顆粒密度＝1.5g/cm3）扭矩值和轉速的關係。在用水量固定 150 kg/m3，其水膠比分別為 0.28、0.32、0.4，顯示水膠比愈低所伴隨的靜扭矩值也愈大。由於用水量固定，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。水膠比較高，其水泥漿體也較稀，強塑劑用量相對減少，粘滯性較低，所反應出的靜扭矩值也較低。60 分鐘之後，各配比的靜扭矩值均有增大的趨勢，由於混混凝土經過一段時間之後，水泥水化反應結果所致。因此，粘滯性愈高者，其初始靜扭矩值愈大，一但產生攪動之後，其動扭矩值立即下降。若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。 w /c m = 0 .2 8. w /c m = 0 .3 2. w /c m = 0 .4 0. 1. 6. 1. 6. 1. 4. 1. 4. 1. 2. 1. 2. 1. 2. 1. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 8. 0. 8. 0. 8. 0. 6. 0. 6. 0. 6. 0. 4. 0. 4. 0. 4. 0. 2. 0. 2. 0. 2. 0. 0. 0. 0. 1. 6. C yc l e - 1. Torsion (kg -m). C yc l e - 2. 0. 30. 60. 0. 0. 0. 90. 1. 4. Initial. 30. 60. 90. 0. 1. 6. 1. 6. 1. 4. 1. 4. 1. 2. 1. 2. 1. 2. 1. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 8. 0. 8. 0. 8. 0. 6. 0. 6. 0. 6. 0. 4. 0. 4. 0. 4. 0. 2. 0. 2. 0. 2. 0. 0. 60mins. 30. 60. 90. 60. 90. 1. 4. 0. 0. 0. 30. 1. 6. 0. 0. 0. 30. 60. 90. 0. 30. 60. RPM. 圖1-4.1 輕質骨材混凝土扭矩與轉速的關係圖 (LWA 顆粒密度＝1.1g/cm3，Ww=150 kg/m3). 20. 90.

(26) w/cm=0.28. w/cm=0.32. 1.6. 1. 6. 1.4. 1. 4. w/cm=0.40 1.6. Cycle-1. Torsion (kg-m). Cycle-2 1.4. Initial. 1.2. 1. 2. 1.2. 1.0. 1. 0. 1.0. 0.8. 0. 8. 0.8. 0.6. 0. 6. 0.6. 0.4. 0. 4. 0.4. 0.2. 0. 2. 0.2. 0.0. 0.0. 0. 0. 0. 30. 60. 90. 0. 30. 60. 90. 1.6. 1. 6. 1.4. 1. 4. 1.2. 1. 2. 1. 2. 1.0. 1. 0. 1. 0. 0.8. 0. 8. 0. 8. 0.6. 0. 6. 0. 6. 0.4. 0. 4. 0. 4. 0.2. 0. 2. 0. 2. 0.0. 30. 60. 90. 30. 60. 90. 0. 30. 60. 90. 1. 6. 60mins. 1. 4. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 30. 60. 90. 圖 1-4.2 輕質骨材混凝土扭矩與轉速的關係圖. (LWA 顆粒密度＝1.5g/cm3，Ww=150 kg/m3). 21.

(27) 在水泥漿「量」的考量上，輕質骨材標稱單位重為 1900 kg/m3、之水膠比為 0.32，用水量為 140、150、160 kg/m3 之初始與 60 分鐘坍度、坍流度與流動時間之比較，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，下壓力較小，水平的側向推力也較小，使得坍流時間變長。在固定水膠比之下即使低拌和用水量也能達到初使設計的要求，由於低拌和水量，水泥和用水量相對的減少，強塑劑的用量相對的增加，漿體的稠度變得更大，流動時間也變得更長，坍度、坍流度亦能符合要求。一般而言，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、坍流度損失仍在設計標準之內。 W a te r= 1 4 0 k g /m 3. W a te r= 1 5 0 k g /m 3. W a te r= 1 6 0 k g /m 3. 1. 6. 1. 6. 1. 6. 1. 4. 1. 4. 1. 2. 1. 2. 1. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 8. 0. 8. 0. 8. 0. 6. 0. 6. 0. 6. 0. 4. 0. 4. 0. 4. 0. 2. 0. 2. 0. 2. C ycle-1. Torsion (kg-m). C ycle-2. 0. 0. 1. 4. In itia l. 1. 2. 0. 0. 0. 30. 60. 90. 0. 0. 0. 30. 60. 90. 0. 1. 6. 1. 6. 1. 4. 1. 4. 1. 2. 1. 2. 1. 2. 1. 0. 1. 0. 1. 0. 0. 8. 0. 8. 0. 8. 0. 6. 0. 6. 0. 6. 0. 4. 0. 4. 0. 4. 0. 2. 0. 2. 0. 2. 0. 0. 0. 0. 0. 30. 60. 90. 30. 60. 90. 1. 6. 6 0 m in s. 1. 4. 0. 0. 0. 30. 60. 90. 0. 30. 60. 90. 圖1-4.3 輕質骨材混凝土扭矩與轉速的關係圖 (LWA 顆粒密度＝1.1g/cm3，w/cm=0.32). 22.

(28) 第五節結構用淤泥輕質骨材混凝土硬固性質 5.1 抗壓強度發展圖 1-5.1 所示為固定用水量 150 kg/m3，水膠比分別為 0.28、0.32、及 0.4 的抗壓強度比較，顆粒密度 1.5g/cm3 相應之 98 天抗壓強度分別可達到 68.5MPa、63.3MPa、及 48.8MPa，此為水泥漿質的比較。水膠比愈低，水泥漿「質」愈佳，可發揮較高的強度發展。由不同型別骨材比較，在相同水膠比情況下，抗壓強度會隨輕質骨材顆粒密度增加而變大，此因顆粒密度小的輕質骨材內含有較多孔隙，以致降低強度。圖 1-5.2 所示為固定水膠比為 0.32，用水量分別為 140、150、及 160kg/m3 的抗壓強度比較，顆粒密度 1.5g/cm3 相應之 98 天抗壓強度分別可達到 59.3MPa、63.3MPa、及 66.3MPa，此為水泥漿量的比較。水泥漿「量」愈多，可發揮較高的強度發展，此因輕質骨材內含有較多孔隙，以致降低強度，水泥漿量愈多，相對輕質骨材含量較少，可提供較高的強度。輕質骨材強度是控制高強度輕質骨材混凝土強度的主要因素之一，如圖 1-5.2 可知，由不同型別骨材比較，顆粒密度 1.5g/cm3 的強度發展斜率較大，顯示密度大的輕質骨材可提供較大的強度發展，相對於顆粒密度 0.7g/cm3，其顆粒強度甚低，在同樣水泥漿質與量的配比中，在強度上比其它顆粒骨材密度大的相差很多，這應歸咎於此類骨材強度甚低的緣故。當然顆粒密度 0.7g/cm3 之骨材屬於隔熱混凝土用之骨材。. 23.

(29) 80. 80 M12-28-150. M07-28-150 70. M07-40-150. 60. Compressive Strength (MPa). 70. M07-32-150. 50. 50. 40. 40. 30. 30. 20. 20. 10. 10. M12-40-150. 0. 0 80. M12-32-150. 60. 1. 10. 100. 80. 1. M11-28-150. 70. M11-40-150. 60. 50. 40. 40. 30. 30. 20. 20. 10. 10. 0. 10. 100. M15-32-150 M15-40-150. 60. 50. 100. M15-28-150. 70. M11-32-150. 10. 0 1. 10. 100. 1. Age (days). Age (days). 圖 1-5.1 輕質骨材混凝土不同水膠比與抗壓強度關係(機製砂，Water=150kg/m3). 80. 80 M07-32-140. 70. Compressive Strength (MPa). M12-32-150. M07-32-160. 60. M12-32-140. 70. M07-32-150. M12-32-160. 60. 50. 50. 40. 40. 30. 30. 20. 20. 10. 10 0. 0 1. 10. 1. 100. 80. 10. 100. 80 M11-32-140. 70. M15-32-150. M11-32-160. 60. M15-32-140. 70. M11-32-150. M15-32-160. 60. 50. 50. 40. 40. 30. 30. 20. 20. 10. 10. 0. 0 1. 10. 100. Age (days). 1. 10. 100. Age (days). 圖 1-5.2 輕質骨材混凝土不同用水量與抗壓強度關係(機製砂，w/cm=0.32). 24.

(30) 圖 1-5.3 緻密配比及 ACI 配比在不同水膠比的比較，緻密配比用水量固定 150 kg/m3，ACI 配比為用水量固定 223 kg/m3。在緻密配比組別比較上，呈現水膠比越低，抗壓強度越高，此與傳統混凝土相同趨勢，在不同配比比較上，由於 ACI 配比使用較多的水泥漿量，因此，在相同水膠比時，ACI 配比的抗壓強度發展均高於緻密配比，惟根據相關文獻顯示，水泥及水用量過高，對晚期的體積穩定性及耐久性均有不利的影響[2~8]。 80 R11-28-150. Compressive Strength (MPa). Particle density =1.1g/cm 3. R11-32-150. 70. R15-40-150 60. R-ACI-28-223 R-ACI-32-223. 50. R-ACI-40-223 40 30 20 10 0 1. 10. 100. Age (days). 圖 1-5.3 輕質骨材混凝土不同水膠比與抗壓強度關係(河川砂，Ww=150 kg/m3). 5.2 水泥強度效益水泥的用量對於混凝土耐久性或生態性均有不利的影響，而且直接影響到經濟成本上，而水泥效益就是一重要的參考指標。圖 1-5.4 為骨材顆粒密度 1.1 g/cm3 在水泥漿體的量對水泥效益的關係，在固定水泥漿質(水膠比=0.32)，以緻密配比的水泥強度效益均在在 0.1 MPa/kg/m3 之上，但在 ACI 配比的用水量為 223 kg/m3，其混凝土整體結構不是緻密配比，在水泥強度效益為 0.06 MPa/kg/m3 左右，由此可知混凝土不只是由水泥水化來增加強度，亦可藉由細骨材與飛灰的緻密堆積來提高水泥的強度效益。相同地，在固定用水量比較不同水膠比情況，如圖 1-5.5 顯示，水膠比越高其水泥強度效益越高，並且緻 25.

(31) 密配比的水泥強度效均高於 ACI 配比。由圖 1-5.4 及圖 1-5.5 可知，緻密配比設計法提高水泥強度效益約 90 以上。 0.15. Particle density =1.1g/cm 3. R11-32-140. Strength Efficiency of Cement (MPa/kg/m3). R11-32-150 R11-32-160 R-ACI-32-223. 0.1. 0.05. 0 1. 10. 100. Age (days). 圖 1-5.4 輕質骨材混凝土不同用水量與水泥強度效益關係. (河川砂，W/cm=0.32). 0.15. Particle density =1.1g/cm 3. Strength Efficiency of Cement (MPa/ kg/m3). R11-28-150 R11-32-150 R11-40-150 R-ACI-28-223 R-ACI-32-223. 0.1. R-ACI-40-223. 0.05. 0 1. 10. 100. Age (days). 圖 1-5.5 輕質骨材混凝土不同水膠比與水泥強度效益關係(河川砂，兩種配比法). 26.

(32) 5.3 表面電阻量測鋼筋混凝土的鋼筋腐蝕造成結構物耐久性的問題一直是國人所關切的話題，這也是學者一直想要解決的問題。鋼筋在高鹼性的環境下為一非常耐久性的材料，因此混凝土的品質將決定鋼筋防蝕性的重要性質。混凝土表面的阻抗性，可供評估混凝土面的緻密性，而間接的評估防蝕性能，為一種既快速且簡便的量測方法。混凝土越緻密其孔隙愈少，電導通路變長，使得電阻值提高。混凝土愈越緻密，其有害物質越不易侵入，可有效的防止鋼筋腐蝕問題，因此混凝土緻密性越高，其電阻越大，電阻的量測必須在面乾飽和的情況下，其高阻抗性鋼筋混凝土耐久性愈佳。電阻性質在判斷鋼筋混凝土的鋼筋腐蝕上有相當的關聯性，由文獻指出在電阻係數高於 20KΩ-cm 時，鋼筋較不致於發生腐蝕，因此在混凝土的表面電阻係數若大於 20KΩ-cm 時，此鋼筋混凝土有較佳的耐久性。圖 1-5.6 為輕質骨材顆粒密度皆為 1.1 g/cm3 的輕質骨材混凝土在 98 天齡期電阻值比較，其中緻密配比共有 10 組，ACI 配比有 3 組。顯示緻密配比 10 組中，固定拌和水量 150 kg/m3 情況下，水膠比愈低者，其電阻係數愈高，表示的混凝土的品質愈佳，這在混凝土的抗壓強度及超音波的數值上可相互印證。在不同配比的比較上，緻密配比的 10 組其電阻值均在 40~70KΩ-cm 之間，高於學者建議值 20KΩ-cm 之上，表示緻密配比組別的混凝土鋼筋不易腐蝕。ACI 配比在拌和水量為 223 kg/m3 ，水膠比同樣為 0.28、0.32、0.40 下，其電阻值在 11~12KΩ-cm 之間，電阻值明顯偏低，都遠在標準值 20KΩ-cm 之下，表示其混凝土的品質較差，鋼筋較易腐蝕，對鋼筋混凝土耐久性極為不利。. 27.

(33) 70. M 11-28-150. Concrete Resistivity (kO-cm). M 11-32-140 M 11-32-150. 60. M 11-32-160 M 11-40-150. 50. R11-28-150 R11-32-140 R11-32-150. 40. R11-32-160 R11-40-150. 30. R-A CI-28-223 R-A CI-32-223 20. R-A CI-40-223. 10. 0. 圖 1-5.6 不同輕質骨材混凝土電阻值比較(LWA 顆粒密度＝1.1g/cm3). 5.4 乾縮混凝土體積穩定性為耐久性的重要指標之一。混凝土受到濕度的變化，發生乾濕的交替作用，再加上溫度的變化，使得混凝土內部和外部變形不一致，導致混凝土內應力產生，一旦這些應力超過混凝土的抗張強度，使得混凝土產生龜裂，則外界有害物質便長驅直入，侵害混凝土內部結構，造成混凝土劣化，而縮短混凝土的服務期限。圖 1-5.7 為水膠比固定為 0.32，緻密配比用水量分別為 140、150、及 160 kg/m3，ACI 配比在拌和水量為 223 kg/m3 之輕質骨材混凝土，在經預養護 28 天後置於乾燥環境中，齡期與長度變化之關係。圖 11 顯示浸於水中的試體有持續膨脹現象，隨著拌和水量增加而增加。當試體置於乾燥環境下，由於失水現象會立刻產生收縮，且同樣地隨著拌和水量增加，則長度亦隨之增加。在固定水膠比下，隨著拌和水量的增加，相對的也提高了水泥漿量，水泥之鈣釩石反應及其它水化物吸水反應，是造成混凝土膨脹的主因，而乾燥收縮則應以毛細管孔水失散為主，因此隨著水泥漿量愈多，其乾燥收縮量也愈大。. 28.

(34) 600. R-11-32-140 R11-32-150 R11-32-160 R-ACI-32-223. Length Change (10-6). 400 200 0 -200 -400 -600 1. 10. 100. Age (days) 圖1-5.7. 輕質骨材混凝土水養護28天後乾燥與長度變化之關係 (LWA顆粒密度＝1.1g/cm3). 29.

(35) 第六節隔熱用淤泥輕質骨材混凝土製作及性質本研究進行非結構性用途淤泥輕質骨材混凝土配比，以隔熱用途為主要目的，設定配比目標密度為 1000~1400 kg/m3，隔熱之熱傳導係數介於 0.2~0.5 w/m °K 之間，共調配 10 組非結構性輕質骨材混凝土配比，包括二種不同淤泥輕質骨材（1.25、0.68）及輸氣劑劑量（0、1﹪、1.5 ﹪或 2﹪），有關水庫淤泥係採用石門水庫淤泥經商業化旋窯所製造之輕質骨材，如表 1-3.1 所示。10 組隔熱用輕質骨材混凝土配比如表 1-6.1，其中輕質骨材材料包括輕質粗骨材（LWA）及輕質細骨材（LWA Sand）。並且，添加輸氣劑（AEA）以能有效降低輕質骨材混凝土密度。表 1-6.1 隔熱用輕質骨材混凝土配比 Particle density (g/cm3). 1.25. 0.68. Mix Proportion (kg/m3) Mix no.. w/cm w/c LWA LWA Cement Sand. Fly Ash. Slag. Water. L12-28. 0.28 0.36 378. 323. 456. 107. 24. 135. 30. -. L12-32. 0.32 0.42 378. 323. 421. 107. 22. 146. 30. -. L12-32-A01 0.32 0.42 378. 323. 421. 107. 22. 140. 30. 6. L12-32-A02 0.32 0.42 378. 323. 421. 107. 22. 135. 30. 11. SP AEA. L12-40. 0.40 0.54 378. 363. 326. 107. 19. 179. 16. -. L68-28. 0.28 0.36 378. 176. 456. 107. 24. 135. 30. -. L68-32. 0.32 0.42 378. 176. 421. 107. 22. 146. 30. -. L68-32-A01 0.32 0.42 378. 176. 421. 107. 22. 140. 30. 6. L68-32-A015 0.32 0.42 378. 176. 421. 107. 22. 137. 30. 8. 176. 326. 107. 19. 179. 16. -. L68-40. 0.40 0.54 378. 6.1 抗壓強度發展圖 1-6.1 所示為不同水膠比分別為 0.28、0.32、及 0.4 的抗壓強度比較。顆粒密度 1.25g/cm3 相應之 56 天抗壓強度分別可達到 33.8MPa、 28.2MPa、及 25.3MPa，以及顆粒密度 0.68g/cm3 相應之 56 天抗壓強度分為分別可達到 23.5MPa、16.2MPa、及 9.4MPa。水膠比愈低，水泥漿「質」愈佳，可發揮較高的強度發展。在相同水膠比情況下，抗壓強度會隨輕質骨材顆粒密度增加而變大，此因顆粒密度小的輕質骨材內含有較多孔隙，以致降低強度。. 30.

(36) 圖 1-6.2 所示為固定水膠比為 0.32，添加不同輸氣劑含量為 0﹪、 1﹪、2﹪（或 1.5﹪）的抗壓強度比較。顆粒密度 1.25g/cm3 相應之 56 天抗壓強度分別可達到 28.2MPa、20.3MPa、及 1.8MPa，以及顆粒密度 0.68g/cm3 相應之 56 天抗壓強度分為分別可達到 16.2MPa 、 8.3MPa、及 9.4MPa。用水量分別為 140、150、及 160kg/m3 的抗壓強度比較，輸氣劑「量」愈多，造成輕質骨材混凝土內部空隙增加，將導致降低強度。 40. 30. 20. Compressive Strength (MPa). L1228 10. L1232 L1240. 0 1. 10. 100. 40 L6828 L6832 30. L6840. 20. 10. 0 1. 10. 100. Age (days). 圖 1-6.1 隔熱輕質骨材混凝土不同水膠比與抗壓強度關係. 31.

(37) 40. 30. 20 L1232 L1232A01. Compressive Strength (MPa). 10. L1232A02. 0 1. 10. 100. 40 L6832 L6832A01 30. L6832A015. 20. 10. 0 1. 10. 100. Age (days). 圖 1-6.2 隔熱輕質骨材混凝土不同輸氣量與抗壓強度關係. 6.2 熱傳導熱傳導係數為一輕質骨材混凝土熱傳導性的一項重要指標，而材料的熱傳導性又和材料的隔熱效能息息相關，熱傳導性愈差(熱傳導係數愈低)相對地隔熱效能愈佳。一般的常重混凝土其熱傳導係數為 1.0~1.5 W/m °K, 而一般之輕質骨材為 0.4~0.8 W/m °K 之間。輕質骨材混凝土較一般常重混凝土熱傳導係數為低，係因輕質骨材本身具有大量的孔隙，阻隔了熱的傳遞，熱傳導性較差，相對地熱傳導係數也. 32.

(38) 較低，比一般的石材熱傳係數小，在其它材料用量差異不大之情況下，由輕質骨材所拌製的輕質骨材混凝土相對地熱傳導係數也較低。隨著乾鬆密度愈低者，輕質骨材顆粒密度愈低，其內部的孔隙就愈多，熱傳導性就愈差，相對地熱傳導係數就愈低。在相同的水泥漿質與量時，顆粒密度 1.5 g/cm3 的骨材，由於骨材本身內部孔隙較少，混凝土熱傳導係數值在 0.56~0.65W/m°K 之間；顆粒密度 0.7 g/cm3 的骨材，由於骨材本身內部孔隙較多，混凝土熱傳導係數值在 0.43~0.63 W/m °K 之間。本研究所有配比的混凝土熱傳導係數，其值均在 0.45~0.65 W/m °K 之間。Short and Kinniburgh 指出不同輕質骨材混凝土含水量的單位重與熱傳導係數之關係，如圖 1-5.8 所示。將本研究不同輕質骨材混凝土風乾密度的熱傳導係數標示圖 1-5.8 上，顯示，其本研究所有配比除 1 組的熱傳導係數較低外，其餘多落在此兩趨勢線的範圍內。. 0.8. Thernal Conductivity (W/mK). W et-10% moist urel [Short and Kinniburgh] 0.7. Dry-1% moist urel [Short and Kinniburgh]. 0.6. 0.5. part icle densit y=0.7g/cm3 0.4. part icle densit y=1.1g/cm3 part icle densit y=1.5g/cm3. 0.3 1400. 1600. 1800. 2000. 2200. LWC Uint Weight(kg/m 3). 圖 1-5.8. 輕質骨材混凝土氣乾單位重與熱傳導係數之關係. 33.

(39) 第七節結論 1.以水庫淤泥製作輕質骨材，可解決台灣水庫淤泥淤積嚴重，且無處堆置處理淤泥的問題，並且可降低輕質骨材製造成本，符合資源再生利用及環保的目的。 2.本研究利用水庫淤泥透過燒結技術所製造之表面瓷化輕質粗骨材吸水率小，可以一般配比設計達到設計之工程性質。顯示各組混凝土均能符合坍度為 230±20mm、坍流度為 500±100mm 的高流動性設計要求，已達到 SCC 之水準。 3.固定水膠比為 0.32，用水量分別為 140、150、及 160kg/m3 的抗壓強度比較，顆粒密度 1.5g/cm3 相應之抗壓強度（98day）分為分別可達到 59.3MPa、63.3MPa、及 66.3MPa 4.在固定水泥漿質(水膠比=0.32)，以緻密配比的水泥強度效益均在在 0.1 MPa/kg/m3 之上，但在 ACI 配比的用水量為 223 kg/m3，水泥強度效益為 0.06 MPa/kg/m3 左右，由此可知緻密配比設計法提高水泥強度效益約 90％左右。 5.本研究以緻密配比設計使骨材堆積緻密、控制用水量≦160kg/m3 及添加飛灰等卜作嵐材料強化介面，使混凝土內孔隙降低，顯示電阻係數值在 98 天天分別可達到在 40~70KΩ-cm，而 ACI 配比在拌和水量為 223 kg/m3，水膠比同樣為 0.28、0.32、0.40，但電阻值在 11~12KΩ-cm 之間。 6.所有配比的混凝土熱傳導係數，其值均在 0.35~0.65 W/m℃之間。. 34.

(40) 參考文獻 1.American Concrete Institute, 1987, “Guide for Structurl Lighweight Aggregate. Concrete,” Report by ACI Committee213.. 2.Mehta, P.K., and R.W. Burrows, “Building Durable Structures in the 21st Century,” Concrete International, ACI, ch 2001,pp.57~63. 3.Aitcin, P.C., A.M. and Neville, Acker, P., September 1997, “Integrated View of Shrinkage Deformation,” Concrete International, ACI,pp.35~47. 4.Neville, A., December 2000, “Water and Concrete: A Love-Heat Realtionship,” Concrete International, ACI, pp.34~38. 5.Mather, B., November 2000, “Use Less Cement,” Concrete International, ACI, PP55~56. 6.Shan, S. P., K. Wang and W.J. Weiss, September 2000, “Mixture Proportioning for Durable Concrete,” Challenges and Changes, Concrete International. 7.Hwang, C-L., and M-F. Hung, 2002, “Durability Consideration of Self-Consolidating Concrete,” The Proceedings of First North American Concrete on the Design and use Self-Consolidating Concrete, ACBM, pp385~390. 8.Hwang, C-L., and M-F Hung, 2002, “Comparison of ACI Mixture Design Algorithm to HPC Desified Mixture Design Algorithm in the Anti-corrosion and Durability Design,” Journal of Chinese Corrosion Engineering, Vol.16, No.4, pp.281~296.. 35.

(41) 36.

(42) 第二章輕質骨材混凝土之輸送、灌製及夯實技術研究第一節前言輕質骨材混凝土材料，性質相當複雜，影響品質的因素亦甚多。混凝土的品管，不能只抑賴口頭保證，而必須建立在 ISO 14000（國際標準化組織）的統計品管上，品管人員至少應有混凝土技術士證照，或經二個月教育訓練，以確保人力基因素質之提昇，再透過 HPC 認證、養成習慣，以保證成效。為確保品質均勻性，必須在規劃設計及施工計畫階段即重視「料源管制」、「製程管制」及「成品管制」，所以整體工作的推動，藉由「P-D-C-A」的管理流程，累積經驗，才足以滿足工程要求之品質，此工作亦須建立 X −R 的品質資訊，供配比設計時之使用，以確保業主、設計者、施工者及消費者的權益。本研究內容包如下：（1）提出預拌廠生產輕質混凝土品質保證方法，包括所需機具設備、材料規格、人員培訓計畫、輕質混凝土品質驗證計畫、輕質混凝土製作標準流程（SOP）等。（2）進行預拌廠輕質混凝土試拌及解決拌和所遇問題。（3）進行實體試驗（Mock-up Test），利用業者配合的混凝土預拌車、泵送車、泵送管等設備，澆鑄輕質骨材混凝土實體構件。（4）對量測所得實體試驗資料進行分析比較。（5）取得輕質混凝土施工性質資料，包括預拌廠拌和、泵送車泵送澆置、搗實、養護等，提供未來輕質混凝土量產參考。. 37.

(43) 第二節輕質混凝土品質保證輕質混凝土品質管制的方法，要求所有參與混凝土工程之人員，均有品質保證的觀念，所以基本上必須撰寫詳實可行的「品管計劃書」，計劃內容涵蓋材料、配比、產製施工、及結構品質等。而品管方法，類似 ISO 14000 之規定，所有品管人員，都須「知行合一，言行一致」。將 PDCA 觀念適當引入品質保證中，如圖 2-2.1，必須由「材料準備，配比設計及試拌、澆鑄、養護及脫模」之品質依據，試驗方法及頻率，見表 2-2.1，及檢測資料之處理分析等。圖 2-2.2 所示即為輕質骨材混凝土材料品質檢驗流程，這些在規範中必須加以敘明「安全性、耐久性、工作性、經濟性及生態性」的達成方式。推動修正. 計劃. 檢核. 修正. 檢核. 執行. 執行. 計劃. 圖 2-2.1. 應用 P-D-C-A 養成品質保證觀念. 表 2-2.1 粒料料源及混凝土配比設計. 品. 質. 項. 目. 級配. 混凝土品質試驗頻率及規範. 試驗頻率. 標準規範及失誤率. 視需要. 比重及吸水率每三個月及必. CNS 487,488, AASHTO T84,T85. 要時健性試驗小於試驗篩 #200 材料. 每六個月及必 CNS 1167, AASHTO T104,5 循環不超過 12%(粗粒料)及 10%(細粒料). 要時視需要. CNS 491, 粗粒料須小於 1.0%,細粒料須小於 5%. 38.

(44) 每六個月及必. CNS 490, 3408, AASHTO T96, 500 轉不大於. 要時. 40%. 粘土料含煤量. 視需要. 粗粒料須小於 0.25%；細粒料須小於 0.5%. 細粒料含煤量. 視需要. CNS 1172, 須小於 1.0%. 粒料有機物. 視需要. CNS 1164, AASHTO T21 不得較標準色深. 粗粒料扁長率. 視需要. 須小於 10%. 粗細骨材鹼性. 料源變動. 粗粒料磨損率. CNS 1240、(ASTM C239、C227). 反應混凝土配合設計粒料級配粒料小於#200 材料. 拌. 料源變動每批次進料每批次進料. CNS 491, ASTM C33, 粗粒料須小於 10%；細粒料須小於 5.0%. 水泥品質. 視需要. CNS 61. 水質品質. 水源變動. CNS 1237, pH 值介於 4.5~8.5. 水泥溫度. 視需要. 不高於 50°C. 摻料濃度. 每日一次. −. 混凝土含氣量. 視需要. 混凝土坍度. 隨時. 磅秤校正. 每三個月及必. 和. 廠. CNS 3090,輸氣混凝土之含氣量不得超過定值之±1.5% CNS 3090, 1176, 坍度介於 50~100mm，誤差值 ±25mm；坍度大於 100mm，誤差值±38mm −. 要時計量精度. 隨時. CNS 3090，靜載重測試準確度為其最大容量之 ±0.4%. 拌和時間. 隨時. 拌和片磨耗. 每一個月及必. CNS 3090，小於 0.76m3 時間為 1 分鐘，每增加 0.76m3，則時間增加 1.5 秒不得大於 20mm. 要時混凝土坍度. 隨時. CNS 3090, 1176 39.

(45) 混凝土溫度澆. 每日至少 1 次. 含氣量. 視需要. 鑄試體製作及抗依規範規定辦. 工. CNS 3090, 10°C 至 32°C 間. 及必要時. CNS 9661 及 CNS 9662；AASHTO−152 CNS 1231, 1232, AASHTO T22 及 T126. 壓強度試驗. 理. 摻料品質. 每批. CNS 12283, 3091, AASHTO T24. 混凝土鑽心. 視需要. CNS 1238, 1241, AASHTO T24. 視需要. CNS 2178, AASHTO M148. 1000 公噸. CNS 3036 A2040. 地混凝土養護劑飛灰添加試驗爐石添加試驗混凝土初終凝. CNS 11826, 12223, 12549 視需要. AASHTO T187. 試驗混凝土彈性模. 視需要. CNS 1239, ASTM C−469. 數及包生比. 註：粒料即為「骨材」. 40.

(46) 1. 材料調查. 1. 定期性(每 300m3)辦理粒料比. 調查督導承包商辦理混凝土各項材料之品質試驗，以選擇符合規範之材料. 重、吸水率與磨損率等項試驗，. 2. 混凝土產生前檢查粒料品質情. 2.粒料品質試驗. 形，並抽樣試驗之。項目包括： (1)級配篩分析。(2)含泥量。(3) 3.水泥、水質及摻. 含水量。. 料檢驗監工單位通知承包商出料，並執行其生產過程之各項檢驗工作，並進行混凝土品質均勻性. 4 拌和廠混凝土生產品質檢驗. 及穩定性試驗（每批次至少 30. 5.配比試驗. 核對拌和車之出料單，隨時檢況，及抽樣試驗混凝土之坍度、坍流度、含水量與製作試體等項工作，並記錄之. 6.澆鑄工地抽取試驗混凝土之取樣試樣. 7.試驗室試驗、分析（品質試驗分析）. 1.會同承包商以合格材料辦理混凝土配比試驗，以了解混凝土之各性質是否符合規定，並解釋適合工地施工之混凝土配比，並記錄成果。 2.審核承包商所提送之混凝土配比。 3.水質：視需要，並記錄之。. 製程管制. 個試體）. 視到場之各批混凝土品質狀. 1.水泥：核對廠家定期(每 100 噸或2,000 包)檢送品質管制資料，必要時取樣試驗，並記錄之。 2.摻料（化學、礦物）：每批次(每 9,500 升或 400 噸)進貨取樣試驗。 3.水質：視需要，並記錄之。. 料源管制. 並記錄之。. 將試體抗壓強度試驗結果辦理品質管理成果之統計分析評估與繪製管製圖. 圖 2-2.2 輕質混凝土材料品質檢驗流程. (一)輕質骨材混凝土材料要求強調品質管制的重要性，並非消極應付檢驗，而係積極掌握品質狀態，所以指明品質管制應由廠商主動且自主地進行，定期檢測及繪製 X −R 圖，以確保品質穩定性及正確處理材料。所有材料取得之憑證及料源證明也都是重要的品質資訊。 41.

(47) 1.水泥：要求能充分發揮水泥水化膠結之功能，所以要求水泥細度愈細愈佳，早期強度要能充分，如此的混凝土所需水泥用量，會因品質提高而可以減少，所以水泥材料可以性能化來要求。 2.粒料：要求有良好混合骨材級配，但更重視粒料混合後的骨材最小孔隙率，以獲最大體積穩定性、經濟性及工作性為目的。品質佳輕質骨材具有低吸水率、顆粒密度低、及高硬度等性能，一般可採具有玻璃化外殼提升強度及內部發泡以降低密度的輕質骨材。 3.水：如同一般規範要求，品質應潔淨，且無有害物質。拌和水量應指明其用量限制，拌和水量愈低愈有利體積穩定性及耐久性。 4.摻料：添加卜作嵐及強塑劑為新版本 ACI 318「結構混凝土」最新的「耐久性設計」精神，強調混凝土強度品質由 W/B 來控制，應用此二種摻料可以改變水泥漿之「質」與「量」，為改善高性能輕質混凝土品質的重要材料。 (二)耐久性準則耐久性並非只強調水灰比（W/C）及早期滲透性，而係同時強調物理及化學之耐久性。耐久性問題之主要因子為「水量」、「水泥量」和「水泥漿量」，三者必須適當加以控制，以儘量減少為佳。 a.用水量限制之目的在防止泌水及析離的產生，確保體積穩定性及防止耐久性劣化。過去混凝土的觀念以控制 W/C 或 W/B 為主，認為水泥漿的品質對混凝土品質及體積穩定性關係密切，這是純粹由微觀角度來看水量與水泥的關係，水灰比（W/C）或水膠比（W/B）小，當然對水泥/膠結漿體來看是沒錯。然而對混凝土而言，並非完全正確，因為同樣的 W/B 品質，如果減少拌和水量，則對水量散失所造成的收縮壓力將減少，體積穩定性才會受到保證，簡單來說，對混凝土而言應該從巨觀孔隙著手才對。所以對含有大量骨材的混凝土而言，其中「水」的量，才是影響長期品質的重要. 42.

(48) 基因，限制最大用水量少於 150kg/m³的原因，即在於此。 b.降低水泥量，為要求水泥每公斤能至少發揮較高之強度。當然更重要的目的，在防止體積不穩定、混凝土物化性病變及混凝土中骨材與水泥漿體之變形不一致而致裂縫產生。此點不同於國內外現行規範，只限制水泥用量下限值，並採用改變水泥品質的方式，如採第 II 型、第 IV 型、第 V 型或低鹼水泥等，但由很多資料顯示水泥用量愈大問題愈嚴重，如帽樑裂縫及拱橋墩之龜裂，並非只限制水泥的「質」而已，「量」的控制更為重要。減水泥另外主要原因為水泥中之 C3S 水化產生之氫氧化鈣（CH）會結合外界之硫酸鹽產生石膏反應，再與 C3A 進一步反應成膨脹性鈣釩石而致體積膨脹。另外 CH 也易滲出，產生白華而致內部產生孔洞及空洞化，不利耐久性。所以高性能輕質混凝土係採用「水泥總量管制」方法，減少混凝土中總體之 C3S、 C3A、鹼含量或其他有害物質之量。 c.水灰比限制，要求 W/C＞0.42，此一限制在防止「自體乾縮」的發生。對水泥漿而言，水量愈多愈可使水泥之水化完全，而不致有太嚴重的「水泥化學反應收縮」（Chemical Contraction）現象，這對 C3S 而言至少 W/C＞0.42，但對第 I 型水泥而言，則 W/C 不止 0.42 而已，至少應＞0.5，這種觀念必須重視，特別是高強度高性能輕質混凝土而言，否則數年後產生表面龜裂，其後果不堪設想。 d.R56≧20KΩ−cm，此一要求目的在確保結構體之水密性，因為混凝土電阻愈大，離子的移動阻力大，有害物離子滲入會很困難，那麼外界包括氯離子的動能降低，混凝土中鋼筋就愈不易腐蝕，見圖 2-2.3，且滲透性愈低。AASHTO 之規定則要求氯離子滲透之電流量在某些要求標準下，表 2-2.2 所示即為 AASHTO T259 或 ASTM C1202 中對防蝕可能氯離子電滲量高低範圍之要求。. 43.

(49) 鋼筋腐蝕狀況電阻係數. 電阻（ KΩ -cm）. 2 4. 腐蝕程度非常高. 非常可能發生腐蝕. 6 .5 8 .5 12. Vassie 幾乎發生腐蝕. 腐蝕程度高. 非常不可能發生腐蝕. 腐蝕程度中等至低. 16. 可能發生腐蝕. 不可能發生腐蝕. 20. 傳統各種強度混凝土之電阻 10KΩ -cm. B rian & A lan Taylor Woodrow. 不致發生腐蝕. 圖 2-2.3. 混凝土電阻係數與鋼筋腐蝕. 表 2-2.2. 氯離子滲透性電流量之關係. 電流通過（庫倫）. 氯離子滲透性. ＞4000. 高. 2000~4000. 中度. 1000~2000. 低. 100~1000 ＜100. 非常低忽略. e.施工良好的規定，目的在防止施工作業所導致之耐久性問題，如泌水、析離、裂縫、蜂窩等不良症狀。 (三)安全性（強度）強度之資料在現有規範中，大都參考前人的資料，對高性能輕質混凝土而言，必須自行建立統計資訊，建立標準偏差值為 S，則混凝土強度設計可按公式(3-1)及(3-2)計算。 1.當 f'c≤ 350kgf/cm²時， f'cr=f'c+2.33S-35----------------------------------------------(3-1-1) f'cr=f'c+1.34S---------------------------------------------------(3-1-2) 2.而當 f'c＞350kgf/cm²時， f'cr=0.9f'c+2.33S------------------------------------------------(3-2-1) 44.

(50) f'cr=f'c+1.34S---------------------------------------------------(3-2-2) 式中 f'cr ：混凝土配比目標強度； f'c：結構混凝土規定強度。原則上，各齡期混凝土強度係由下列三因素支配： 1.早期（＜28 天）強度由 W/C 控制。 2.中期（28∼56 天）強度由 W/B 控制。 3.晚期（＞56 天）強度由 W/S 控制。所以高性能輕質混凝土要求建立 W/C、W/B、W/S 與強度之關係圖，作設計混凝土之參考。 (四)工作性工作性的要求在滿足施工現況，並非一味依據傳統經驗之要求。高性能輕質混凝土的工作性未必是流動的，但是在台灣採高流動化混凝土工作性之主要目的在能充分填滿模板，以免除柱頭或樑柱接頭鋼筋密佈，造成蜂窩、空心樑柱的問題。所以坍度由 0~270mm，坍流度則為 203~700mm 均可。但是 45 分鐘之坍度及坍流度應大於初拌之最低值。如果低坍度或「零」坍度，則適當強力振動施工技術應被強調，譬如使用鋪路機械舖路等。為了確保混凝土流動性，適時引入坍流度，這並非傳統振動 15 次之流度，而係在量測坍度時，在 50 秒鐘內，測定混凝土坍下擴散之直徑，見圖 2-2.4，此仍顯示混凝土可以流動之特質。當然未必高性能混凝土都必須是高流動性的 SCC，設計者可依需要而訂。但如果是平坦面如道路鋪面，則可能需要坍度很低，此時則必須引用 VB 稠度儀，以震動坍平時間，來規範工作性了。. 45.

(51) 203 m m. 坍度. 305 m m. 坍流度. 1 0 1 .5 m m. (1 ). (2 ) 圖 2-2.4. 坍度與坍流度之定義. (五)生態性及經濟性生態性及經濟性之要求，在混凝土規範中被穩含於配比技術中，優良的混凝土本來應該是經濟性可行的。按 ACI 318「結構混凝土」規範，採用水膠比（W/B），使用卜作嵐材料，自然會降低水泥的需用量，減少能源耗損，足夠保障生態性及經濟性。 (六)其他性質：混凝土性質尚包括韌性、低透水性及低乾縮量等，規範可以「性能」規範之，決定配比之準則。. 46.

(52) 第三節輕質混凝土配比的要件及試拌規劃輕質混凝土係充分利用「摻料科學」及「粒料級配」的組合，同時達到優生配比之「安全性、耐久性、工作性、經濟性及生態性」準則。 (一)輕質混凝土配比的要件如下： 1.摻料科學技術減水劑及卜作嵐摻料為高性能輕質輕質混凝土製作的二大法寶，二者在高性能輕質輕質混凝土的角色，係扮演為達到減水及強化界面，和增強長期耐久性的目的所需。 2.粒料級配組合顆粒材料的堆積組合，目的在獲得最佳級配，減少空隙，也可以使高性能輕質輕質混凝土達到經濟性、工作性及耐久性之指標，而顆粒的大小，關係者水泥漿及骨材界面的鍵結力，同時影響工作性所需潤滑漿量。為了減少水泥漿量的需求，調整砂使顆粒較粗，減少砂之總表面積係有益的，亦即將細粒料 FM 提高在 2.8~3.2 範圍；而調整級配使混合料之空隙（Vv）最小，則水泥總漿量可以減少。 (二)試拌規劃 1.配比試拌混凝土配比之確認，並不能只按拌和廠之口頭保證，而必須建立在 30 個以上統計數據上，也就是眼見為憑的確認邏輯，這種確認工作至少有二次。第一次稱之為「均勻性」，即驗證同一批次混凝土拌和效果，及拌和的均勻性。檢測項目包括坍度、坍流度、溫度、空氣含量、單位重及抗壓強度。第二次為不同時間，不同批次混凝土，尤其天候改變下之不同批次混凝土，再行測定均勻性。比較二次均勻性，如果結果變量係數不超過 5%，則表示混凝土「穩定性」佳。二次均勻性測試顯示穩定性佳，即表示 47.

(53) 拌和廠管理的 5M（人力、材料、機械、資金、方法）均達品質水準，圖 2-3.1 簡示均勻性及穩定性之意義。 X. →. 第一批次品質分佈 R. 均勻性 (第一批次) 穩定性第二批次品質分佈均勻性 (第二批次) 圖 2-3.1. 混凝土均勻性及穩定性的定義. 2.量產模擬對於大型工程，混凝土數量甚龎大，為了保障品質，進行量產模擬殊為重要。量產模擬試驗之目的在培養混凝土生產者及施工者的默契及團隊合作精神，透過模擬試驗工作，包括泵送機操作手及混凝土施工人員，均能充分瞭解正確品管的要義，使品管工作能落實。同樣也是透過「P-D-C-A」之群集訓練而產生，見圖 2-3.2 所示。共識. 實作訓練. 修正. 檢核. 團隊、責任、榮譽. 計劃. 檢核. 修正. 執行. 執行. 計劃. 圖 2-3.2. 應用 PDCA 的群集訓練出合作無間的精神. 3.配比核定配比經過充分驗證，檢核配比設計達到性能準則之「安全. 48.

(54) 性、耐久性、工作性、經濟性、生態性」要求，最後核定適合規劃工程之施工配比，此時所有步驟均完全模擬及演練至少一次以上，混凝土品保觀念的共識方可以產生。 4.輕質混凝土的產製及品質驗證混凝土的產製及品質檢驗之要點為計量準確、拌和均勻、大氣影響最低、施工品管佳、劣品處理適當的方法等。產製最重要的結果就是混凝土最終的性能，當然各種環境下混凝土會因為耐久性需求不同而有不同之配比。 5.輕質混凝土的澆鑄高性能輕質混凝土澆鑄，由於混凝土觀念的改變與傳統混凝土稍有不同，所以澆鑄方法與技術亦有所不同，不過仍必須謹慎避免材料析離、泌水、蜂窩及冷縫的產生。澆置的方法因時因地制宜，不可一視同仁。 6.輕質混凝土的養護及脫模高性能輕質混凝土的材料，如同一般混凝土，養護的工作是不能免除的，養護方法正確性是很重要，一經施工完成即應繼續水養護 3 天以上。脫模時亦應謹慎小心，以防損壞混凝土，造成裂縫。 7.輕質混凝土結構品質驗證輕質混凝土係品質保證的混凝土，所以不只是混凝土試驗的檢測而已，其品質合格與否，決定於結構物混凝土品質。所以必須製作匹配試體，並以非破壞性技術評估及檢測結構物品質。而合理的品管工作所耗支之人力、物料及機械，基本上由業主擔提所需費用，而當品質被質疑時，才由施工者負擔檢測及評鑑費用，如此的規定等於保障業主，也對不合格之廠商處以罰則。 8.結構混凝土品質之驗收高性能輕質混凝土最後的驗收，係建立在整體品質的合宜性. 49.

(55) 上，包括結構體外形、平面、外觀、結構物的電阻係數，及其他有關檢驗。目的在全面保障結構物設計品質。表 2-3.1 為公共工程委員會所訂施工品質評鑑之標準，可資參考。表 2-3.1. 公共工程委員會混凝土完成表面之評鑑標準. 項標建築工程廠房工程目準. 隧道工程. 橋樑工程. 防洪及防潮工程. 網要. 1. 無明顯變 1.柱、樑無明顯變形；形；2.開口無明 2.開口無明顯變形；3. 顯變形；3.頂拱 1. 混凝土完成面樓皮中央無下陷變無下陷變形；尺寸與施工圖相－形；4.樓梯級高、級深 4. 隧道壁面平符，無明顯變形均勻一致直，無明顯歪斜 1. 無變形； 2. 1. 混凝土完成面 1.柱、樑無變形，尺寸開口位置容許尺寸與施工圖相容許誤差±10mm；2.開誤差±25mm；符，容許誤差在口位置容許誤差 3. 頂拱無下陷 +13mm~-7mm 以－ ±25mm；3.樓皮中央無變形；4.隧道壁內；2.橋面版厚度下陷變形；4.級高、級面平直， 10M 容許誤差在深容許誤差±5mm 內偏差小於 +7mm~-4mm 以內 2mm 1.柱面垂直，無明顯歪 1. 完成垂直面無 1.垂直面無明斜；2.牆面垂直，無明明顯偏斜；2.完成顯歪斜；2.水－顯偏斜；3.樑、版無凹水平面無明顯偏平面及斜面凸不平現象斜無明顯凹凸 1.柱面應垂直，垂直容 1. 完成面之暴露 1.柱牆墩面應許誤差±20mm/3m；2. 部份垂直及水平垂直，垂直容牆面應垂直，垂直容許容許誤差許誤差誤差±20mm/3m；3.每－ ±13mm/3m；2.不 ±20mm/3M；層樓地板面高程容許暴露部份垂直及 2.水平及斜面誤差±10mm；4.水平容水平容許誤差容許誤差許誤差±10mm/3m ±25mm/3m ±20mm/3M 1.無蜂窩或空洞 1.無蜂窩或空. 完成面尺寸. 細部網要細部. 垂直及水平度. 網要及. 50.

(56) 細部. 洞及破損等；2.裂縫寬 2. 裂縫寬不超過不得超過 2.開口、角隅無 2mm( 約拾元硬幣厚 2mm；3.裂縫明顯裂縫； 3. 2. 無破損或明顯度) ；3.裂縫長不超過長不得超過每摸接縫無明之裂縫 10cm；4.開口、角隅無 500mm；4.開顯突出明顯裂縫口、角隅無明顯裂縫；5.無冷接縫 1.無蜂窩或空洞 1.無蜂窩或空洞及破損 2.開口、角隅無 2. 裂縫寬不超過明顯裂縫； 3. 等；2.裂縫寬 2mm；3.裂縫長不超過每模接縫無明 2. 無破損或明顯不得超過 10cm；4.開口、角隅無顯突出，突出之裂縫 2mm；3.裂縫明顯裂縫長不得超過高度不超過 500mm；4.開 10mm 5.混凝土澆口、角隅無明－置後保持 7 －－顯裂縫；5.無天養護冷接縫 1. 表面平順無凹 1.表面平整無爆模突起現象；2.混凝土凸不平現象； 2. 顏色無明顯差異(無冷接縫)；3.無鋼筋混凝土顏色無明－或管線外露；4.表面無大量修補痕跡顯差異 ( 無冷接 (不超過檢查點面積 10%) 縫)；3.表面無修補痕跡 1. 表面平順無凹 1.表面平整無爆模突起現象；2.混凝土凸不平現象； 2. 顏色無明顯差異(無冷接縫)；3.無鋼筋混凝土顏色無明－或管線外露；4.表面無大量修補痕跡顯差異 ( 無冷接 (不超過檢查點面積 10%) 縫)；3.表面無修補痕跡. 網要外觀. 細部. 51.