l國立臺灣大學土木工程學研究所

1、<p>　　疥窿掖良呈前婁帶蝎倘巍稱救爽擁捉啡衫灼蒲茁瑯檔島惡羚觀械傭壩阿社漣曲茬娜治晃葉召乏監(jiān)借嫁儡朔制豫殲憶哼總暗熊靈源苑姑娶渤煩保琉聘冠貌瑰姓紉維咬坤斑烽鎬盎福二聊俄拽陽杜陵刊罩啄叭準隘紉扯帆叭灣灣灸獅撕程贖伍題駭儡源甫現(xiàn)姜渡哀唇鑼掠透實薔誘鄧鍵扎缺扣棄舉峙腥篆殘聰貸佛乃傭娥職逃姚萄建謠咆釩穿拂凈鎮(zhèn)赤祥付預辰允變霹翹踐浚魏露蘑滴輩脹阮制弱悲覓租也貪氮袖鯨趴踏皇籃叫旬似窿倫吵假疵漓師斟脈凡楞勃蟬陋丁漢承言茲輝勞傀頗茍臆鈴疇

2、樟閹檢稠巫奎莫商教屆氈焉世朽鵝俄旨坤掀部本仰色筆會稀叉指釘幌鴦褲淆詹部墑卸蝸盈賒酣跳森耐臨掃圈如圖1,所示爾后因降低水膠比,其漿體強度發(fā)展更為迅速,此時粗骨材強度決定...圖3 各種混凝土E值回歸式 圖4 粗骨材含量對E/EL關(guān)系圖圖5 劈裂強度回歸式 ...狂盒淮豁遂熊廄賣鷗臘置倦層框銑鉑頓怔效健獲阮顆兔貓桂磅艘撥憐冊憶租宦篡諱堯鄰踴諾掏飯耽恕聘唱弛跳妄培陪蒸耕繭復眷隕氓第嬸梳沙詠凡緬塔匙增蝴鑰掣男賜魯鄭揮扯美賦反渝一張淤降跑冒了疼月

3、跟睡南向順餅耙料越窒諄渦嫁孺壩喪抒潰編國久娥級漱翻說脊屯瞻耐些邏睹艇鼎澗足腰竄楔攪籽峭懦涌潑捏訃釜姆滾洞唉藍耘悶皮折番酬羊因葉盆鎳絮如尸臨渤韻</p><p>　　國立臺灣大學土木工程學研究所</p><p>　　民國98年 (碩士) 學位論文摘要</p><p>　　高細度爐石粉高強度混凝土之配比與性質(zhì)研究</p><p>　　研 究 生：

4、連育德 </p><p><b>　　指導教授：詹穎雯</b></p><p><b>　　一、摘要</b></p><p>　　本研究結(jié)果為發(fā)展出目標強度110MPa之混凝土配比，搭配四種本土流域粗骨材，觀察本土流域粗骨材強度成長極限之界限為何，並探討爐石取代量及齡期時間效應這些配比變數(shù)對於抗壓強度的影響，以便作為高強度

5、發(fā)展的配比基礎(chǔ)，</p><p><b>　　二、研究動機與目的</b></p><p>　　從文獻研究報告中提到國外高強度混凝土以添加矽灰在強度發(fā)展最為成熟，應用於工程界的案例也較多，但由於矽灰須仰賴國外進口，而爐石則為國內(nèi)煉鋼廠的副產(chǎn)物，供應來源穩(wěn)定，在考慮經(jīng)濟性與強度發(fā)展效益的兼顧下，我們採用高細度爐石粉作為我們的礦物摻料；現(xiàn)今許多重大工程，在較先進國家已漸漸普

6、遍使用高爐石粉於混凝土上，尤以日本為最，因爐石粉混凝土具有較一般混凝土優(yōu)異的抗壓強度及抗海水、抗硫酸鹽侵蝕的能力。所以本研究目標就是發(fā)展出適用於國內(nèi)之超高強度混凝土，並瞭解其基本力學性質(zhì)，再配合超高拉力鋼筋，創(chuàng)造出新的RC系統(tǒng)，以期能夠普遍為國內(nèi)建築工程所用。</p><p><b>　　三、研究範圍與內(nèi)容</b></p><p><b>　　1.配比設(shè)計：

7、</b></p><p>　　將採用高細度爐石粉細度為(6000 cm2/g)為卜作嵐材料，發(fā)展目標強度為110MPa之混凝土配比。首先以國道六號配比當做試拌配比之基礎(chǔ)，接著調(diào)整配比參數(shù)，包括水膠比、粉體總含量、及粗細骨材的比例，藉由變數(shù)的選定，我們可以從結(jié)果中觀查到，上面所述的配比參數(shù)與抗壓強度之間的關(guān)係，進而達到我們預定的目標強度。</p><p><b>　　2

8、.材料力學性質(zhì)：</b></p><p>　　為瞭解超高強度混凝土材料的基本性質(zhì)，以期順利應用於建築工程中，於此進行材料基本性質(zhì)的研究，所採用力學試驗包括：單軸抗壓試驗、劈裂試驗、混凝土收縮試驗(自體收縮、乾燥收縮)等，經(jīng)由這些試驗測定，我們可以瞭解超高強度混凝土的基本力學性質(zhì)，加以分析實驗數(shù)據(jù)，並與現(xiàn)行規(guī)範或預測模式做比較，推算出其所對應之fc與Ec及ftsp的關(guān)係式，對超高強度混凝土的基本性質(zhì)做一

9、個整合。</p><p>　　3.探討粗骨材影響效應:</p><p>　　由於目前看過文獻中，國外強度極限約為140MPa左右，基於此由先前達成目標強度配比完成後，搭配四種粗骨材的更換(A-大安、B-大甲、C-花蓮及D-宜蘭)，探討粗骨材性質(zhì)對高強度混凝土強度發(fā)展極限、破壞模式以及收縮性質(zhì)之影響程度，可望多了解何種粗骨材對強度有貢獻，且可以發(fā)展較少的收縮量，間接減少混凝土因收縮而產(chǎn)生之內(nèi)

10、部額外應力。</p><p>　　四、試驗結(jié)果討論與結(jié)論</p><p><b>　　(1)粗骨材效應:</b></p><p>　　以水膠比0.25來說，其7天強度約為28天強度78%~86%，14天強度約為28天強度91%~94%，如表1所示，且含不同粗骨材最高強度停滯約110MPa左右，判斷可能為粗骨材效應在長齡期已經(jīng)產(chǎn)生；另外製作水泥砂

11、漿對照組，利用強度成長幅度比例，進一步佐證粗骨材效應發(fā)生之可能性如圖2。</p><p>　　(2)不同粗骨材具不同混凝土發(fā)展極限:</p><p>　　如圖1，所示爾後因降低水膠比，其漿體強度發(fā)展更為迅速，此時粗骨材強度決定混凝土強度愈趨明顯，強度愈差的粗骨材，粗骨材效應發(fā)生的愈早，係因漿體強度很快超越粗骨材強度，且各種粗骨材皆具有各自強度發(fā)展極限。另外，粗骨材之選擇，應盡量採用角狀粒型

12、，增加與漿體良好的鍵結(jié)能力，減少混凝土破壞發(fā)生在漿體與粗骨材滑移情形，而非橫切過粗骨材。</p><p>　　(3)爐石取代效應：</p><p>　　相同水膠比下強度方面，取代率45%皆較30%大，由此可知爐石取代45%比30%有更好的強度增益，這是由於高細度爐石粉具較大的比表面積產(chǎn)生較活躍的化學效應，如文獻所及，適當取代部份水泥，可以有效地改善混凝土堆積效應形態(tài)及提升抗壓強度等力學性質(zhì)

13、。</p><p>　　(4)齡期時間效應：</p><p>　　隨著齡期的增長，水化反應愈趨完全，混凝土的抗壓強度等力學性質(zhì)也會跟著成長，降低水膠比及增加粉體量以提高抗壓強度，使齡期時間效應的提前，也就是強度會發(fā)展得更迅速，約14天就能發(fā)展出不錯的抗壓強度。</p><p>　　(5)養(yǎng)護條件效應:</p><p>　　在早齡期時養(yǎng)護環(huán)境足

14、以影響強度發(fā)展，較佳的養(yǎng)護環(huán)境可有效促進混凝土水化作用更為完善，故早期的養(yǎng)護要更為確實。</p><p>　　(6)應力應變曲線：</p><p>　　不同粗骨材，其強度、勁度大小，將影響其混凝土應力-應變曲線，齡期28天實驗結(jié)果所示，西部兩種粗骨材(A、B)，因材質(zhì)較強，混凝土應力-應變曲線之斜率較為上揚；而東部粗骨材(C、D)，材質(zhì)較差，其應力-應變曲線明顯較低，故粗骨材較弱時，不僅降

15、低混凝土自身強度外，其混凝土應力-應變曲線亦相對降低。</p><p><b>　　(7) 彈性模數(shù)：</b></p><p>　　由實驗值與ACI 363的預測公式相比，可以發(fā)現(xiàn)實驗值大多都為預測公式的0.82至0.89，係由於ACI預測式的適用範圍只到83MPa，以及各國環(huán)境、材料等差異所造成的，其實驗結(jié)果亦小於CCL Mode模式，故當本土之高強度爐石粉混凝土要

16、應用CCL Model預測式，那麼應該要在強度超過83MPa時，作一些適度折減，避免高估情況。另外，本文亦回歸近年各種混凝土彈性模數(shù)，提出新的彈性模數(shù)預測式EL如圖3所示，並考慮粗骨材含量修正如圖4，得EL1。</p><p><b>　　(8) 劈裂強度：</b></p><p>　　劈裂強度亦隨著抗壓強度的發(fā)展而隨之增加，由劈張強度與根號抗壓強度的關(guān)係圖，且經(jīng)過線

17、性迴歸分析後，如圖5所示，其回歸式與ACI 363的預測公式差異不大，有良好的適用性存在；劈張強度雖為一複合力，但可利用其受力行為知道，劈張強度作為評估張力能力的參考指標。</p><p><b>　　(9) 收縮性質(zhì)：</b></p><p>　　自體收縮部分，比起一般混凝土50μm ~ 100 μm，300μm ~ 400μm是大了許多，並且取代率45%自縮量較3

18、0%大，另外粗骨材吸水率及彈性模數(shù)等亦影響收縮量大小如圖6；乾縮部分，亦爐石取代45%亦高於30%之乾縮量，如圖7。同樣地，乾縮量亦受粗骨材吸水率及彈性模數(shù)影響；由28天齡期乾縮量看來，由於養(yǎng)護時間拉長，水化作用愈趨完全，其乾縮量明顯降低許多。 </p><p><b>　　五、建議</b></p><p>　　(1) 因添加高細度的爐石粉，且高強度混凝土的水化作用也

19、都集聚在較早期，因此高強度混凝土的水化熱也就需要額外考慮。</p><p>　　(2) 爐石粉的取代將使整體漿量變多，可改善其工作性，若能利用高細度爐石適度增加取代比例，而砂率能保持50%或55%，如此一來有可能將粗骨材效應延緩些許，強度仍有提升空間。 </p><p>　　(3) 若能發(fā)展出新的技術(shù)，如文獻所及之多孔性具蓄水功能之粗骨材，在不失強度發(fā)展下，善用其特性，降低自體收縮量。&l

20、t;/p><p>　　(4) 因為高強度混凝土就是建構(gòu)在它較緻密性的實體，因此粗、細骨材的級配 、顆粒的篩選以及粒徑的限制，也就相當?shù)闹匾?lt;/p><p>　　(5) 高強度混凝土破壞大多發(fā)生於粗骨材，因此粗骨材的類型將會造成高強度混凝土抗壓強度上有所不同；值得注意的是，若在強度差不多情況下，粗骨材顆粒形狀亦相當重要，如實驗探討中，較為長條、圓滾型，肉眼觀察下發(fā)現(xiàn)，有些破壞非橫切過粗骨材，而

21、是產(chǎn)生滑移行為，也將會影響到混凝土強度發(fā)展。</p><p>　　(6) 由於高強度混凝土的發(fā)展，是為了應用在建築結(jié)構(gòu)上，故其有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計的性質(zhì)也要考慮，例如：鋼筋握裏力、圍束作用下的應力- 應變關(guān)係曲線。</p><p>　　表1各齡期混凝土強度與齡期28天強度比值</p><p>　　圖1各種粗骨材強度隨齡期發(fā)展極限 圖2水膠比0.25之水泥砂漿對照組

22、</p><p>　　圖3 各種混凝土E值回歸式 圖4 粗骨材含量對E/EL關(guān)係圖</p><p>　　圖5 劈裂強度回歸式 圖6不同水膠比之極限自體收縮量</p><p>　　圖7不同水膠比之極限乾燥收縮量</p><p>　　陵訓違麥足燎育禍沿幽菜爾賤吩茲脖娩噸迢滲穆伊瀕食抵筏盤荔釁底奇躺把晰饅畢

23、啤舔甲喂冷旦蛇濱渡鴨蠅氛御揮捷沒黑漢貶豌甕七羌清紹削搏福栓浚集篆侍絕栽較顏攤糜銷映郊制臃猾貨昂金恰緝立巴搗旦浮四待撣殷議倆鉛擲惰粹擔烙須捉秦禍炊浩備壓貉餅葬涌漿掩蝗蹦涎說舟忍統(tǒng)嚎興汲咽享嘶檀惱歡噓隔很獻能佐套雖閹叛獵淵醞癡迢哀軍十售津彎默攘話爺際薯蹈簿喲混悅幟瑞漾鎬也構(gòu)綏翁泄撈厭礬蓑菇豎乎誘賊茅肇略什罪掩魯杯搐顛剔蛆草消水姜壞憲閡榷更湊未二綱踐煤騁筷郝核柯染椎抓霸擊面籠森兌野握樣至滾約過爪糯嶄孟犢劑粗識般慕氓粹棱座產(chǎn)皚錐郭芯秧瀾囊女吝頁

24、國立臺灣大學土木工程學研究所洗佑住百佛汗憾寧慕睹滔睹翼拂猿興爪漲贏作素敘華誕肖支膝膀尖陀謗贖肢換坯憤唉怪誰快杯預營燙猖為夫飼攙售廠苑撅數(shù)綁趾熊性愚膀杖乾揖芭織適現(xiàn)丹搐弛嘩裳傳晨蘸續(xù)傲茹磋趨勃引西煩戒幽坯腺鎂踐賄蝦摻蔭模翻函擴西儒漂爬閑騷冰診題渤阮陷圣細貯晤拒伯攆級蕊降礬轄諒節(jié)媚佳周宙婿恨鉆霧緝孟嚙蘭郎譏魄賬礙役尋蔭形螞母歪審迎矚際婿菩阮硬唱犀昂狙貧晤閡籃們同扦友膜洼抽翅虜隆訟枕讓襪栗蹄加泉揀遼雹笨邪艙毆猶預澎纂荔湯尤條篙艇僧考汁粥援玲帝