第六章 混凝土.

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1 第六章 混凝土

2 內容大綱 6.1 混凝土類型 6.2 混凝土組成與特質 6.3 新拌混凝土性質 6.4 混凝土之拌合、澆置與養護 6.5 硬固混凝土性質
6.6 混凝土配比設計 6.7 特殊性質與用途之混凝土

3 混凝土類型

4 混凝土類型 1 依單位重分成三大類： 常重混凝土（Normal-weight concrete ）
含天然砂和卵石或碎石的混凝土，單位重約2300～2400 kg/m3 結構上最常用的混凝土 輕質混凝土（Lightweight concrete ） 含大量氣泡空隙或由輕質骨材與水泥漿混合而成，單位重2000 kg/m3以下 應用於結構性構造上（單位重≧1600kg/m3)，如樑、版構件，或非結構性構件，隔熱磚（單位重≦1000 kg/m3) 重質混凝土（Heavyweight concrete） 含高密度的骨材，如重晶石、褐鐵礦等的混凝土，單位重在3200 kg/m3以上 應用於放射線防護構造體上

5 混凝土類型 2 依強度可分成三個等級： 低強度混凝土（Low-strength concrete）
抗壓強度低於20 MPa（3000 psi，210 kgf/cm2） 中強度混凝土（Medium-strength concrete） 抗壓強度介於20～40 MPa（3000～6000 psi，210～420 kgf/cm2） 高強度混凝土（High-strength concrete） 抗壓強度大於40 MPa（6000 psi，420 kgf/cm2）

6 混凝土組成與特質

7 混凝土組成與特質1 由水泥(膠結料)、水、骨材(填充料)三種不同材料所組成之特殊複合材料
水泥經水化反應後，產生硬固性，將碎石、石子、砂等固態材料膠結在一起，形成人造的石材 現代混凝土還會加入摻料成為特殊混凝土 混凝土 填充料 (骨材) 膠結材料 (水泥漿體=水泥+水) 粗骨材 細骨材 水泥砂漿 摻料 特殊混凝土

8 混凝土組成與特質2 混凝土中，骨材約佔60～75%的體積，水泥漿則大約為25～40% ← 空隙（2～6%） ← 水泥漿（25～40%）
← 骨材（60～75%）

9 混凝土組成與特質3 混凝土性質依其組成、配比及水化速率而定 混凝土強度取決於骨材顆粒強度和水泥漿強度
新拌混凝土近似黏滯流體，未具有任何強度；呈塑性可流動，輸送、澆置及搗實和塑成任何需求的形狀 水泥逐漸水化後，混凝土轉變成一種硬固又脆性的材料，具有結構性質，如足夠的抗壓強度和勁度 在拌合作業過程所遺留的瑕疵，常導致硬固混凝土呈現出不適當的性質，如拌合不均勻會降低混凝土強度 良好的混凝土指在拌合或硬固階段都具有要求的性質

10 新拌混凝土性質

11 新拌混凝土性質 良好的工作性才能產出均質而密實的混凝土 新拌混凝土須能有效輸送、澆置、搗實和修飾而不發生析離現象
適當的配比能維持混凝土在模版內的均勻度，不產生過度的浮水 在合理的時間內凝結 水化後具有一定的強度

12 工作性（Workability） 混凝土從拌合輸送、澆注、修飾，到最後構造物完成各階段的施作難易度
代表在最小的均勻性損失條件下，混凝土能被拌合、輸送、澆注的一種能力 常以三項獨立的性質－稠度（consistency）、流動性（mobility）和可搗實度（compactibility）表示 修飾性亦屬於工作性範圍 影響混凝土工作性因素 水泥及骨材的物理性質，配比，拌合、運輸和搗實的設備，鋼筋大小及間距，結構物的大小和形狀

13 工作性（Workability） 良好的工作性 足夠的水泥用量、適當的細骨材含量及水量 、低粗骨材含量
水泥含量低可增加細粒料如水化石灰、矽土、飛灰及水泥 漿體要具有良好的塑性，細骨材含量需要高些 細骨材不足會產生粗糙的混凝土，且易於析離，造成拌合澆置上的困難 圓滑天然砂石較多稜角及細長的碎砂石產生較好的工作性 骨材粒徑增大會減少其表面積而有利於工作性 粗骨粒徑愈大可減少拌合水量，降低水灰比提高混凝土強度 輸氣劑可改善工作性，但造成混凝土密度及強度的降低 周遭環境溫度較高時，可能縮短混凝土凝結時間，加速硬固，此時需額外水分來維持一定的工作性

14 稠度和坍度(Consistency and Slump)
混凝土濕軟度或流動性的一個指標，取決於配比和組成料的性質，為工作性的一個基本要素 常以坍度試驗來量測(ASTM C143)，試驗結果稱為坍度 相同稠度的混凝土其工作性可能相異 應用於結構體上的混凝土坍度大致上介於5～18cm之間 摻加高效能減水劑或強塑劑，坍度可增加到20～25cm，成為流動化混凝土

15 稠度和坍度(Consistency and Slump)
坍度損失 混凝土在拌合後並靜置時，由於水化作用及水分的蒸發，將造成坍度隨著時間延長而下降之現象 拌合用水量及骨材級配一旦改變就會造成混凝土坍度的變化 水泥用量、細度及品牌或室溫改變時也可能改變坍度 坍度值不能完全代表混凝土的品質或工作性，也不適用於不同批次混凝土品質的比較

16 各類工程之混凝土坍度建議值 工 程 種 類 坍度，公分（吋） 最 大 最 小 基腳、沈箱、基礎牆和底部構造牆 8（3） 3（1） 樑、柱和牆
最 大 最 小 基腳、沈箱、基礎牆和底部構造牆 8（3） 3（1） 樑、柱和牆 10（4） 鋪面和版 巨積混凝土 5（2）

17 析離—新拌混凝土中骨材顆粒與水泥漿體分離，喪失了整體均勻性的現象，即粗骨材由砂漿中分離，而形成一不均質的漿體
析離（Segregation） 析離—新拌混凝土中骨材顆粒與水泥漿體分離，喪失了整體均勻性的現象，即粗骨材由砂漿中分離，而形成一不均質的漿體

18 析離（Segregation） 混凝土析離的形態 蜂窩、砂痕、紋裂、龜裂、剝離等瑕疵與析離有關 產生析離原因
較重及較大骨材下沈 粗骨材顆粒分散 蜂窩、砂痕、紋裂、龜裂、剝離等瑕疵與析離有關 蜂窩是存在於混凝土內的大孔隙，主要因充填粗粒料間孔隙的砂漿流失所致 (搗實不理想的混凝土也會產生蜂窩) 產生析離原因 漿體非常濕或細粒料不足時 高坍度混凝土也比低坍度者容易於發生析離 搗實時，振動太久 混凝土在模版內澆置時，攪動的距離較長 粒料析離會影響硬固混凝土的強度和耐久性 摻加輸氣劑和細粉粒(飛灰、爐石粉、矽灰)可減少析離傾向

19 泌水（Bleeding） 泌水—沒有適當稠度的混凝土無法把持住拌合水，拌合水緩慢地從漿體中流出，上升到混凝土表面 泌水是析離現象的一種
泌水屬於一種正常的現象，常發生於所有混凝土工程 嚴重的泌水導致大量水分流失，並將較細顆粒帶到混凝土表面，產生不均勻的漿體 水泥含量高，泌水現象較少；缺乏細砂的配比，泌水較多 貧配比或過度振動和過度墁平都會增加混凝土的泌水傾向

20 泌水（Bleeding） 較大顆粒的骨材下方，可能由泌水作用而積水，稱為水袋 水袋中水分散失後形成孔隙，可能產生裂縫
During the placing process, the aggregates tend to settle in the form which force any free moisture to move upwards towards the top surface of the finished concrete. This effect is known as bleeding. Bleeding should be held to a minimum but needs to be sufficient to prevent plastic shrinkage cracking. Concrete in the fresh state must also be workable enough to conform to a variety of placing and finishing conditions on the job site.

21 泌水（Bleeding） 泌水的抑制或減少 添加輸氣劑 減少拌合水量 降低水灰比 提高水泥的細度或摻加細粒礦物摻料

22 工作度之量測方法 目的—定量測驗工作性 最常用最基本的量測法—坍度試驗 工作性量測目的在求得： 搗實性：易於搗實並能去除多餘或不必要的氣泡
移動性：易於流動，可充填模板各角隅並包裹鋼筋，容易成形的特性 穩定性：確保混凝土的穩定性、凝聚性、均勻性的特質 稠 度 坍度（mm） V-B（秒） 搗實因數（CF） 很 乾 - 32～18 很 硬 18～10 0.70 硬 0～40 10～5 0.75 硬塑性 40～80 5～3 0.85 塑 性 80～120 3～0 0.91 流動性 ＞180 0.95

23 坍度試驗- ASTM C 143；CNS 1176 坍度試驗(Slump test)ASTM C143-90a
目前世界各國使用最普遍也是最廣泛的試驗方法 只適用骨材粒徑小於381mm的混凝土 量測的測具主要有平截圓錐體，頂部直徑為101.6mm-ψ，高度為304.8mm。另有一支直徑16mm-ψ，長度600mm的半圓球頂搗棒

24 坍度試驗 填充混凝土至完成提起坍度錐，須在2.5分鐘內完成。量測圓錐中心坍下的垂直高度，即為坍度
The slump test does give some indication of segregation. If the slump is sheared and collapsed, rather than sagged evenly, then segregation and bleeding should be expected of the fresh concrete. The addition of more sand or cement should help provide a greater amount to consistency and cohesiveness to the mixture. Cohesiveness may wane if too much water is added to the mixture. 填充混凝土至完成提起坍度錐，須在2.5分鐘內完成。量測圓錐中心坍下的垂直高度，即為坍度

25 坍度的分類 近零坍度(Near-zero slump) Slump<2.5cm，含水量太低工作性差 正常坍度(True slump)
具有良好的工作性 剪力坍度(Shear slump) 混凝土錐體強度不足；缺乏塑性及黏結力 工作性不佳；較不適宜施工 崩陷坍度(Collapse Slump) Slump=18~25cm；貧配合或拌和水過多 水泥漿外流、粗骨材滯留中間；澆置困難

26 坍度不足以表現流動化高性能混凝土(坍度＞250 mm)的流動特性與工作性 流動化高性能混凝土改用坍流度試驗測定其流動性
方法—坍度試驗後隨即量測60秒鐘內擴散的直徑，相互垂直方向的兩直徑平均值即為坍流度 坍流度=(D1 + D2)/2 坍度 D1 D2   坍流度試驗(Slump Flow Test) 對於流動性較佳的 HPC、SCC，採用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，以彌補坍度試驗之不足。

27 V-B 試驗 歐洲甚為廣用 以重模方式來量測混凝土工作度（BS 1881) 適合量測「塑性」以上性質的混凝土，
粗骨材最大骨材粒徑須小於40mm

28 流度試驗 目的－量測混凝土承受振動作用下的流動能力，可提供「析離傾向」的資訊，與獲得「自由流動」資訊
試驗方法—將混凝土填滿，提起圓錐，在振動桌上以15秒15次昇起12.7 mm再落下，使混凝土試體擴散，最後量測其流動擴散值 坍流度是在無振動情形下由混凝土自行擴散 流度試驗則以振動強迫 混凝土擴散變形

29 搗實因數試驗 目的—測試標準能量下的夯實程度 試驗程序
先將混凝土裝滿最上方的料斗，使落入中間料斗，最後再落入最下方的試驗模中，由填滿的試體模內混凝土除以其容積得試驗密度 利用試體模測取充分搗實的混凝土密度，由試驗密度除以充分搗實密度即為「搗實因數」

30 貫入試驗1 以貫入器貫入混凝土，量測其貫入深度以評估混凝土稠度 適用於工地現場，測驗過程甚為快速，可在手推車料斗上或在模板上測試

31 混凝土品質須從各產製階段，包括拌合、輸送、澆置，及養護工作，才能製作出優質的混凝土構造物
混凝土之拌合、澆置與養護 混凝土品質須從各產製階段，包括拌合、輸送、澆置，及養護工作，才能製作出優質的混凝土構造物

32 混凝土拌合 配料作業—將混凝土一次拌合的各項材料以重量或體積方式計量 為生產品質均勻而穩定的混凝土，各項混合料的配料須準確計量
大部分規範建議配料採用「重量」，而不依「體積」計量法 (骨材採用體積計量容易發生誤差 ) 個別值a 累積值b 水泥 ± 1% 卜作嵐 水 - 骨材 ± 2% 化學摻料 ± 3% 一次重量應大於刻度盤容量的30% 個別值指每種組成材料單獨稱量，累積值指水泥和卜作嵐材料或細骨材及粗骨材累積稱量

33 混凝土拌合 配料設備以能順暢運轉，並確保材料自由流動而不產生析離為指標 原料裝卸設備有三種類型：手動、半自動和全自動
全自動化裝卸系統(目前大部分預拌廠採用) 由一個開關控制配料程序 設計正確的自動化系統，能在規定的容許偏差內保持高速配料，且精準計量各項材料

34 拌合機型式 混凝土的拌合可用手拌或機器拌合： 手拌方式已很少見，只有在小型工程的工地上才會使用 機器拌合機有固定式及移動式兩種：
固定式為設置於拌合廠內的拌合機 移動式拌合機則是特殊的拌合車，可於運送途中將混凝土拌合完成送至工地

35 傾斜式混凝土拌合機 有橄欖形拌合鼓，內壁配置拌合翼片，由旋轉拌合鼓進行混凝土拌合，以傾斜方式卸出混凝土
容量有0.2、0.3、0.4、0.5、0.6及0.8 m3等六種規格

36 鼓形混凝土拌合機 適合坍度在7 cm以上之混凝土拌合 具有橄欖形或圓筒形拌合鼓，內壁配置拌合翼片，拌合鼓對一固定水平軸旋轉進行混凝土拌合
由於清洗及卸料困難，不適用於低坍度或大粒料的混凝土拌合

37 強制式混凝土拌合機 以固定於轉軸上的葉片拌合混凝土，由拌合鼓的活動開口卸出混凝土
容量有0.25、0.4、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5、1.75、2.0、2.25及3.0 m3等 轉軸可為垂直式或水平式，通常配設一到數具轉軸 適用於各種坍度的混凝土，拌合效率高 目前常為預拌混凝土廠等大型拌合採用

38 水平雙軸式拌合機 一種新式的拌合系統，進料為直接由稱量機械下料
拌合時是利用強力馬達由內向外翻，使材料得以均勻分散到各角隅，達到揉、搓、拉、擠及壓的作用 適用於貧配比或乾澀的混凝土，如滾壓混凝土、高性能混凝土

39 拌合機的投料 投料順序可依配比的改變而不同 投入骨材之前先加約10%的拌合水 拌合水的加入方式
由固體材料開始投入至結束過程中，以均勻方式加入 留下約最後的10%拌合水在投料結束時加入 水泥在約10%的骨材投入之後，才加入拌合機內混合 緩凝劑的添加，應在水混入水泥後不超過1分鐘之內完成，或在最後的3/4拌合作業開始之前加入 卜作嵐礦物摻料通常和水泥一起投入 水溶性摻料應先溶解到拌合水內一起加入

40 拌合時間 理想的拌合時間依拌合機型式與性能、混合料體積和拌合機旋轉速度等而定 拌合時間應從混合料全部投入拌合鼓內起算
低漿、乾澀或粗糙的混合料，需要較長的拌合時間 CNS 3090規範規定，拌合量在1 m3以下的混凝土，拌合時間至少一分鐘，每多增加0.8 m3，需另加15秒 低水膠比高性能混凝土，拌合時間必須2分鐘以上

41 預拌混凝土 預拌混凝土(普遍應用於都會區和大型營建工程上)，拌合及輸送有三種方式：
中心拌合式：混凝土在拌合廠以拌合機完成拌合，然後由拌合車運送至工地 分拌式：在中心拌合廠先稍加拌合，然後在拌合車運送途中加以徹底拌合 拌合車拌合：在拌合車內完成拌合，旋轉鼓的速度每分鐘為8～12轉，總旋轉次數為70～100轉

42 預拌混凝土之採購 無一般的設計規範可依循時，買主需指定下列要求： 最大粗骨材粒徑 設計坍度 空氣含量 ( 輸氣混凝土 )
配比設計要求：如水泥含量、最大用水量、摻劑、28天最低抗壓強度 要求單位重 ( 結構輕質混凝土 )

43 混凝土品管 坍度量測須在抵達工地現場，或做第一次坍度調整後的30分鐘內完成，其值需在要求坍度的容許誤差內
每115m3混凝土，至少須進行一次強度試驗，每次強度試驗應灌注兩個標準圓柱試體(直徑15cm、高30cm) 兩只試體強度的平均值為試驗強度，不可有超過10％的試驗結果低於設計強度，且連續三組試驗結果平均值應大或等於設計強度 工程施工上，對混凝土品質的取樣頻率，須滿足： 同一天澆置的各種配比混凝土至少取樣一組 同一天澆置的各種配比混凝土，每115m3至少取樣一組 同一天澆置的各種配比混凝土，每澆置500m2樓版或牆面積至少取樣一組

44 混凝土輸送1 混凝土拌合完成後，須儘速送到工地澆注 輸送過程中最須注意的是避免析離，且不可造成太大的坍度損失
任何輸送方法都應防止混凝土受到天候如熱、冷或濕氣的影響 不可有過分的振動或搖動以致引起不正常的析離 運送方法主要有五種類型： 車輛運送 吊斗 輸送帶 滑槽 泵送機

45 混凝土輸送2 預拌車是一種特殊的卡車拌和機，可控制拌和的旋轉速度，使用於各類混凝土的運送。例如，鋪面、建築大樓和基礎；無攪拌器的卡車僅用於短程的運送

46 混凝土輸送3 Chute Discharge Concrete Bucket Pump Truck

47 混凝土輸送4

48 混凝土澆置 混凝土從拌合、輸送到澆置施工，須連貫作業，不可中斷停頓，且在一定時間內完成 澆置工作包含將混凝土均勻注入模板內、搗實及整平
進行澆置前，須確實查驗模板、鋼筋及埋設物，由工程師確認已按規定配置妥當 澆置面為土質地面時，應先對表面夯實並灑水潤濕 在岩石或硬固混凝土面上澆置時，須將表面雜物清除、打毛並灑水潤濕 新舊混凝土 澆置混凝土前，岩石基礎或已硬化的混凝土表面須先澆置厚約1.5~2.5 cm之水泥砂漿一層，砂漿之水灰比與混凝土同，坍度為15~20 cm，以增強粘結作用及作為新澆置混凝土之襯墊，或使用高壓沖水或噴砂來處理接觸面後直接澆置新混凝土於其上，不再加敷一層砂漿

49 混凝土澆置計畫書 澆置包括搗實且須與產製、輸送及養護有連貫作業 施工前應先制定澆置計畫，內容涵蓋： 澆置區位規劃
澆置範圍、數量、順序及輸送配管路線 澆置人員編組（人員及設備均應有超額的準備） 出料管理（預拌廠聯絡，出車間隔調整，配比確認，坍度檢核，出料數量） 施工檢查表及澆置管理（澆置前、中、後之檢驗項目，澆置情況報告，泵壓及澆置速率調整）

50 澆置區位規劃 區位劃分： 工程進度 預拌廠生產能力 混凝土搬運及搗實能力與工作量 模板支撐力及混凝土裂縫產生的可能性 澆置成本

51 澆置人員編組 澆置人員編組： 作業組（預拌廠、壓送、澆置、搗實，修飾及養護） 鋼筋及模板工程檢驗組 澆置設備檢驗組 品管組
車輛管理組（預拌廠）及電力組

52 澆置前的準備 接縫混凝土澆置前之處理： 一般混凝土工程之施工接縫面，在澆置銜接混凝土前須除去乳沫、不良表層及其他雜物，並徹底潔淨後潤濕之
垂直施工縫，於第一次澆置混凝土前應設置臨時模板以使接縫面較為平整 模板拆除後再澆置銜接混凝土前，必須將接縫面濕潤 水平施工縫，如外露結構體之水平接縫，梁、欄柵、及版中之水平接縫以及液體儲存構造物之水平接縫，其接面除按前述規定處理外，並應加塗一層與混凝土同水灰比之水泥砂漿 應清除模板或其他澆置面上之殘留木屑及其他什物 防護設備及器材準備（天雨、氣溫）

53 防止析離之澆置

54 獨輪車澆置混凝土版之方法 以獨輪車澆置混凝土版時應從遠處先澆置，使輸送距離越來越短，不得向遠離方向澆置如圖所示。

55 窄模板頂部混凝土之澆置方法 薄牆或柱之澆注以瀉槽或獨輪車輸送混凝土時應先卸在漏斗中再以垂直瀉槽注入模板中，勿令混凝土衝擊模板及鋼筋使骨材跳飛產生析離現象。

56 深牆及曲面牆之澆注法 為便於澆注混凝土深牆或曲面牆而在適當高度開設臨時開口時，應設一袋狀物，其底應較開口為低如圖所示，澆注時應以垂直落管將混凝土垂直瀉注袋中充滿後自然流入模板中，以避免材料析離。不得將落管斜接於開口使混凝土先衝擊模板及鋼筋產生材料析離。

57 深牆及曲面牆之澆注法

58 斜面之混凝土澆置 以瀉槽澆置斜面上混凝土時，瀉槽之末端應向下彎折並使用檔板，使兩者構成垂直落管並使混凝土能存留斜面上不自由流動，避免材料析離如圖所示。

59 牆及柱頂之澆置及托肩之澆置

60 混凝土搗實1 用以填滿混凝土內孔隙、並排除氣泡，減低混凝土內空隙含量，有利於強度及其他相關性質 搗實方法：
人工搗實、搖動、振動、離心等，各具不同效用性質，適合於各種合宜的混凝土工程施工

61 混凝土搗實2 混凝土的振動搗實過程主要分成粗夯實及細夯實

62 混凝土搗實3 Hand Vibration Hand Held Vibratory Screed Vibratory Screed

63 混凝土搗實的振動器 振動搗實可分成內部及外表面搗實兩類：
內部振動：較單純而直接，將振動器插入土體中，藉振動器的快速轉動將能量傳開，達成夯實效果 外表面振動：藉直接衝擊或間接振動，將能量由土體外表傳入內部，以達成搗實效果

64 混凝土面之修飾1 目的－製作緻密、堅實且美觀的面層 修飾可用人工或機械完成，外觀可形成平滑、發亮或類似粗糙礫石
紋理及修飾面的變化則端視工匠的想像力及技術

65 混凝土面之修飾2 Hand Trowel Bull Float Broom Finish

66 混凝土面之修飾3 Hand Operated Power Trowel Riding Power Trowel

67 養護 1 養護－在強度成長過程中給予適當的溼度及溫度，確保水泥水化用的持續進行
所處的環境適合水化作用的持續進行，混凝土強度和性質隨著齡期而逐步改善 90% 的水泥會在約90天時完成水化反應 以90天的混凝土強度為100%，28、14、7及3天的強度分別約為85%、70%、45% 及30% 依反應機理，w/c約0.25可使水泥完全水化，但w/c小於0.42且未加適當摻料，混凝土可能較乾稠缺乏工作性 ACI 318規定，混凝土澆置後，至少前7天需保持溫度10℃以上與濕潤條件下養護(高強度混凝土至少前3天)

68 養護2 混凝土須作適當的養護，才能發展出預期的性質，如抗壓強度、水密性及耐久性等

69 養護 2 混凝土須維持在相對濕度超過80%環境下，才能使水化作用以適當速率進行

70 養護方法 潮濕養護： (溼治法 ) 養護工作－維持水的存在，防止水分的損失，及高溫加速水化
混凝土修飾完成後，以一層水膜覆蓋或保持濕潤，(淹水、噴霧或灑水，搭配使用表面被覆，如潮濕的粗麻布和塑膠布 ) 噴水養護一天必須做2至3次 (不經濟) 養護效果最好

71 養護方法 防止水分損失養護法： 覆蓋塑膠膜、防水紙及液態護膜劑(最普遍) ；具有多重功能、使用簡便及經濟性
護膜材料多為樹脂類或蠟質的有色（或透明）可溶性溶液，以噴灑、滾抹或刷抹的方式塗佈於混凝土表面，呈現的顏色有助於分辨已養護的區域 養護劑施作後，溶液先行蒸發，混凝土表面留下一層樹脂護膜，將大部分水分密封於土體內。薄膜性維持約一個月，之後在熱的作用下自然變脆而剝落

72 養護方法 養護之溫度與濕度效應： 養護期愈長，最終強度愈大 正常養護與潮濕狀態下，28天強度約為最終強度的60-80%
傳統養護方法，適當溫度範圍為20-32℃ 溫度低於時，水化速率與強度發展速率都會降低 降低粗骨材溫度可有效控制混凝土的溫度

73 養護溫度對混凝土強度之影響 水分蒸發速率視混凝土溫度、相對濕度、風速及大氣溫度而定 溫度從16升高到32時，蒸發速率加快近300%
若沒控制水分的蒸發，大面積的混凝土澆置易於由熱應力產生塑性收縮裂縫

74 養護方法 高溫蒸氣養護： 低壓蒸氣養護法： 養護溫度提高可加速水泥水化反應，增進強度發展(早期強度)
高溫、高壓環境下，24小時內的強度可達到自然養護者的28天強度 以高溫刺激初期的水化反應，硬化漿體中的水化產物分佈均勻性差，大毛細孔（＞0.01μm）粗糙化，內部可能增生裂縫，不利於晚期強度及耐久性 低壓蒸氣養護法： 在大氣壓力下的蒸汽養護 ACI 517建議，溫度範圍40-100℃，最好在65-80℃間 適用於預鑄構件或密閉的現場澆置結構物

75 熱天混凝土施工可能發生之傷害及防止法 混凝土 狀況 缺陷 防止對策 施工前 施工中 龜裂發生時 新 拌 混 凝 土 增加水量 加速坍度損失
加速凝結 塑性裂縫傾向 潤濕基層和模板 潤濕乾燥的骨材 設置臨時擋風阻風設備 設置臨時遮陽板 冷卻骨材和拌合水，保持混凝土之拌合溫度。 澆置與修飾延緩時，以PE布等臨時覆蓋物遮蓋。 在修飾和養護開始前以液體養護劑噴灑混凝土表面減少蒸發。 避免施工中的延遲作業。 修飾完成後立即加以保護，以防水分蒸發。 使用噴霧器以增加空氣中之相對濕度。 以鏝板將裂縫壓緊，重新整飾或重新振動再修飾，並立即採取防護措施 硬 固 降低強度、耐久性及水密性 乾燥收縮的傾向

76 工程上對混凝土性質的要求：安全性、體積穩定性、耐久性及經濟性 新世紀工程營建對混凝土的生態性日漸重視
硬固混凝土性質 工程上對混凝土性質的要求：安全性、體積穩定性、耐久性及經濟性 新世紀工程營建對混凝土的生態性日漸重視

77 安全性 滿足設計者要求的最低抗壓強度，並兼顧耐久性與工作性，高品質且具均勻性混凝土 使用良好骨材級配對混凝土緻密性及安全性貢獻甚大
降低用水量對混凝土長期安全性有利 配合較長的拌合時間，充分搗實或振動 錯誤結構設計與材料設計，施工品質低劣，均造成結構物承載能力降低，大幅縮短服務年限

78 體積穩定性 「體積穩定性」為優良品質混凝土必須具備的條件 造成體積變化的原因： 內在因素：組成混凝土的水泥、骨材、水和摻料等
外在因素：施工作業、外力、溫度及濕度變化、曝露環境等

79 耐久性 地處海域環境且高溫潮濕的台灣，特別需要重視耐久性 耐久性考量：
物理作用：周圍環境、濕度和溫度的變化，引起不正常變形 化學作用：多由雜質侵蝕混凝土所致，如溶解與析晶、硫酸鹽侵蝕、骨材鹼質反應等 曝露於惡劣環境下的混凝土(如酸性雜質、侵蝕性土壤、海水浪潮區、寒冷地區等)，應優先依耐久性需求設計，但同時滿足強度要求

80 經濟性 材料方面考量： 工程上考慮： 使用低水泥量，可節省材料成本，減少因生產水泥釋出於大氣中的二氧化碳，緩和臭氧層的破壞
使用飛灰、爐石以及廢棄料的再生利用，可有效處理環保問題，直接或間接增進混凝土的經濟性 工程上考慮： 包括營建成本以及營運和維護成本 使用和維護上長期累積的費用，可能遠大於初期投入的營建成本

81 生態性 水泥為高耗能的材料，應盡量減少水泥的使用 對於營建廢棄物和工業廢料的減廢和再生利用，可間接減少天然資源的耗用，達到生態保護目的
建築物使用上的生態性考慮，則是延長建築物的生命週期，使混凝土構造物不容易發生病變且延後劣化 採用節省水泥、回收混凝土材料、利用工業副產品等方式達到混凝土生態性

82 硬固混凝土之重要性質 硬固混凝土重要之性質包括： 抗壓強度為最重要之性質，其他強度性質均與抗壓強度相關 強度 ( strength )
彈性模數 ( modulus of elasticity ) 體積變化 (潛變 ( creep )收縮 ( shrinkage ) 耐久性 ( durability ) 水密性 ( watertightness ) 熱學性質 抗壓強度為最重要之性質，其他強度性質均與抗壓強度相關

83 抗壓強度 硬固混凝土中最重要的性質 一般在工程上提到的混凝土強度就是指抗壓強度 反映混凝土品質的概況
品質管制的指標，及混凝土結構設計的重要依據 工程上應用，抗壓強度大約於21～42MPa 特殊用途，如溢洪道耐磨舖面、預鑄混凝土管，強度可高達85MPa 影響強度因素為水泥漿體和骨材兩部分，水泥漿體更是主宰混凝土強度的基本因子

84 影響混凝土強度的因素 水灰比（水膠比） 水泥類型與用量 骨材 拌合水量及孔隙 養護方式

85 水灰比（水膠比） 水灰比（w/c）：配比中用水量與水泥量的比值 水灰比愈大，混凝土內的孔隙愈大，強度將愈小
阿布朗定律（Abram’s law）： fc＝抗壓強度；A、B＝常數，依材料性質和配比而定 混凝土中含飛灰和爐石粉等卜作嵐材料，視為膠結料的一部分，須將水灰比改成水膠比（water/binder ratio，W/B） =

86 水灰比與混凝土抗壓強度之關係1 混凝土水灰比須約0.25才足以使水泥適當的完全水化 實際應用上，為使混凝土具有工作性，介於0.50-0.70
W/C 抗 壓 強 度 充分搗實 不完全搗實

87 水灰比與混凝土抗壓強度之關係2

88 水泥種類與用量 混凝土強度取決於個別顆粒強度及黏結料之強度 相同坍度的配比，抗壓強度的發展隨水泥用量增加而接近線性遞增
水泥含量對混凝土抗壓強度之影響

89 水泥種類與用量 凝土的強度依水泥的種類、組成及細度而定 混凝土強度發展

90 骨材 混凝土強度若低於骨材，則骨材強度對強度之影響不明顯 骨材的物理性質和用量影響新拌和硬固混凝土性質
碎石界面黏結強度較佳，有助於混凝土強度的提升 不規則外形不利於新拌混凝土的工作性 稠度固定，混凝土強度隨細骨材細度模數增大而遞增 混凝土的細骨材，其細度模數一般介於2.3至3.1之間 細骨材細度模數愈大，顆粒表面積愈小，相同稠度下所需的拌合水量較少，有利於混凝土的抗壓強度

91 骨材 使用粗級配，因用水量減少，抗壓強度將增加 若水量維持不變，細骨材細度模數增加反而降低混凝土的抗壓強度
骨材細度模數改變對混凝土抗壓強度的影響

92 骨材 混凝土粗骨材最大粒徑愈大，總表面積愈小，所需水泥漿量或用水量將愈小 富配比（高水泥量）中，使用較粗骨材可能不利於混凝土強度
同一水灰比下，骨材含量愈大者（曲線1：6），其強度愈高 水泥與骨材含量比例對混凝土強度的影響

93 拌合水與孔隙 拌合水量過多，會於混凝土中形成孔隙，較輕的水分會產生泌水現象 減低混凝土的抗壓強度、耐久性及水密性 優質的混凝土：
足夠的水泥產生強度 適當的骨材級配以減少孔隙含量 適當的搗實以減少混凝土內的空隙

94 養護工作 相同水灰比（W/C）及水膠比（W/B），溫度的改變和養護時間不同，都會使混凝土強度起變化 適當的養護溫度有利於品質的提升
溫度有利於混凝土早期強度發展，高溫對晚期強度有劣化作用

95 養護工作 溫度較低者(只要不低於0℃)，水泥仍可緩慢水化，此時水化產物的結晶排列及成長的組織較為緻密，晚期後的強度表現較佳
高溫養護水化反應快速，反應生成物也快速成長，將使水化組織零亂而秩序不佳，造成孔隙亦多，強度表現不佳，且有劣化現象 高溫下，混凝土與骨材界面可能產生輻射狀裂縫，且有較粗的孔隙和較大的孔隙率，不利於強度和耐久性

96 養護工作－齡期 1天的強度約為28天強度的10~15%；7天強度約為50~60% 濕治養護的混凝土在一、二十年後，強度仍可持續增加
乾燥狀況下的混凝土，會停止水化作用，強度也不再增加

97 混凝土抗壓強度 圓柱試體抗壓試驗 混凝土的抗壓強度可用直徑150 mm、高300 mm的圓柱試體進行抗壓試驗來決定（CNS 1230或ASTM C39） 抗壓強度，以fc表示 式中，P是破壞載重，d是圓柱試體的直徑

98 混凝土抗壓強度 影響抗壓強度試驗值的因素：試體大小、形狀及含水狀況 試體高度對直徑的比值愈大，測得的抗壓強度愈低
高度為直徑2倍的試體，強度會隨著直徑的增加而減低 直徑為100 mm的圓柱試體，其強度比直徑為150 mm的圓柱體高出約5% 立方形試體的強度試驗結果會大於圓柱試體者 150×300mm圓柱體的抗壓強度約為150mm立方體者的約80％

99 抗拉強度 混凝土的抗拉強度約只有抗壓強度的1/10～1/15 混凝土抗拉強度可用以抵抗收縮及溫度變化造成裂縫 抗拉強度量測方法：
直接張力試驗 圓柱試體劈裂試驗 撓曲試驗

100 抗拉強度(劈裂試驗) 採用的圓柱試體，直徑最少50 mm，以軸向水平放置，沿試體長軸方向承受均佈線載重；加載至試體裂開時，紀錄載重P，則抗拉強度ft，： 式中， l為圓柱試體的長度，d為圓柱試體的直徑。

101 抗拉強度 混凝土抗拉強度可用抗壓強度推估。對常重混凝土： 抗拉強度也隨抗壓強度遞增
劈裂強度約為抗壓強度的10~15%；抗壓強度愈大，百分比愈低 細骨材的細度模數增加或級配顆粒較粗時，抗拉強度可增大 碎石混凝土，抗拉強度可大於由卵石製成者

102 抗彎強度 破裂模數 ( modulus of rupture，MOR ) 抗彎強度約為抗壓強度的 10~25%，抗壓強度愈高， 其比率則愈小

103 混凝土的彈性模數 受壓的混凝土產生壓縮變形，其應力與應變的比例常數稱為彈性模數 混凝土的彈性模數為結構設計上計算剛度的重要參數之一
彈性模數愈大，彈性變形量愈小

104 混凝土的彈性模數 抗壓強度愈大的混凝土，曲線上的線性部分愈大，而破壞應變則降低，表示混凝土愈為脆性化

105 混凝土的彈性模數 混凝土彈性模數依骨材、水泥漿的彈性模數和骨材與水泥漿的相對用量而定
水泥漿的彈性模數介於17250～24100 MPa ( 2.5～3.5×10-6 psi ) 粗骨材的彈性模數比混凝土大；常重混凝土的彈性模數介於20700～34500 MPa ( 3～5×10-6 psi ) 輕質骨材混凝土彈性模數約為常重混凝土的40～80 % 緻密粗糙多角的石灰石混凝土， 強度與勁度高於多孔石灰石和 圓滑河石者 濕治養護的混凝土，其彈性模數 隨密度、材齡及強度增大而遞增

106 量測彈性模數的方法 彈性模數 ( 或楊氏模數 ) 指應力和應變間的比例常數 初始正切線模數及動態彈性模數
由原點對應力－應變曲線繪一切線之斜率 大都以變形量為 之處的曲線斜率定為起始正切線模數 正割模數與弦模數 在應力－應變曲線上之原點與40％降伏強度點作連線之斜率 S2＝對應於0.4 f’c之應力 S1＝對應於ε1（50μ）之應力 ε2＝由應力S2產生之軸向應變 正切模數 在應力－應變曲線上任一點如fC1作一切線

107 應力應變曲線 極限應力 正切模數 解壓曲線 初始正切模數 正割模數

108 彈性模數之預測式 EC＝560 WC 1.5 (kgf/cm2) 一般混凝土單位重約為2300 kg/m3或144 pcf，上式可簡化為：
ACI 318，混凝土的彈性模數： EC＝560 WC (kgf/cm2) 一般混凝土單位重約為2300 kg/m3或144 pcf，上式可簡化為： EC ＝ (kgf/cm2) ＝ (MPa) ＝ (psi)

109 體積變化 混凝土拌合澆置完成後，在凝結硬化過程中，就開始產生體積變化 收縮變形 硬固後承受外力時，又有潛變變形
收縮與潛變都是依時性變形，嚴重時甚至於發生裂縫，不利於結構物的性能和耐久性

110 收縮(Shrinkage) 混凝土拌合澆置於模版內並開始凝結後，其體積即有逐漸減少或收縮的現象
造成收縮或體積變化的原因，主要是因混凝土內水分被吸收或浮至表面而蒸發 塑性收縮（plastic shrinkage） 水分的急速蒸發導致表面與內部產生濕度坡降，會誘發拉應力造成收縮 通常發生於澆置後的前12小時內 塑性收縮將引發應力並造成表面裂縫。這些裂縫為短且不規則的裂紋或垂直於風吹方向，分佈於表面，僅深入表面幾公分而已 大面積的平版或舖面工程施工，易發生高水分蒸發損失，形成塑性收縮

111 收縮(Shrinkage) 自發收縮(Autogeneous shrinkage) 水灰比較低或拌合水較少的混凝土，引起內部耗水乾燥的現象
此種收縮在混凝土並未散失水分的情形下發生，並不常見 一般在水灰比小於0.42就有可能產生自發收縮 採用低水灰比、水膠比的高強度混凝土和高性能混凝土，應特別注意此種收縮變形

112 收縮（Shrinkage） 乾燥收縮 硬固混凝土因乾燥而產生的體積縮小，主要是水泥膠體中水分的散失所致
混凝土的乾縮量約為350～650×10-6，最大乾縮量可達1500×10-6 乾縮是緩慢而逐漸形成的，收縮速率隨時間而降低 以20年的收縮量為準，40~80% 在大約三個月內發生，而60～90％發生於第一年內

113 收縮（Shrinkage） 影響乾縮的因素：包括水泥型式、水泥量、配比、結構物的尺寸及形狀、養護環境 ( 溫度及溼度 ) 和鋼筋
水灰比增加時，乾縮量將增加；若W/C 從0.35增至0.7，收縮可能增加3至4倍 減小粗骨材最大粒徑及含量會增加乾縮量；含砂量過高將明顯增加乾縮 水泥量增加時，收縮及裂縫也會增加 溼度降低會導致水分的快速損失，而增加收縮量 骨材含量由70％增至75％時，可降低約20％的收縮量 混凝土的乾縮量最小，水泥砂漿次之，水泥漿最大

114 收縮（Shrinkage） 碳化收縮(Carbonation shrinkage )
混凝土中的石灰與空氣中的二氧化碳相互作用後產生碳酸鈣的現象 ，又稱中性化 碳化需在有濕度的環境下才能發生，相對濕度約50% 時，碳化作用最活躍，相對濕度低於25% 或接近飽和狀態時，幾乎不會有碳化作用 碳化作用從混凝土表面開始，緩慢貫穿進入混凝土的內部孔隙 碳化對混凝土不會造成嚴重的破壞，但會增加重量，且形成弱化的表層、粉塵並改變顏色 碳化會加速鋼筋的腐蝕，也是混凝土收縮的來源之一 碳化收縮為不可逆，且疊加在乾燥收縮上引起嚴重的收縮裂縫

115 潛變( Creep ) 混凝土受外力作用時，即產生變形，稱為彈性變形或瞬時變形 當載重持續作用時，變形將隨著時間而緩慢增加，即為潛變
潛變－受持久應力作用下隨時間而增加的變形 潛變量可能是彈性應變的幾倍大，一般為2～4倍 混凝土的潛變主要由水泥漿體產生 骨材不會產生潛變；相同水灰比下，骨材的含量愈大，潛變愈少 潛變發生在所有載重型式：壓力、拉力及扭力

116 潛變( Creep ) 載重後初期潛變會快速產生，然後緩慢增加 若將載重卸除，將只能回復部分變形
約40～80％的極限潛變發生於起始3個月內，60～90％發生在第一年內 潛變速率隨環境溫 度之升高而增加 混凝土愈早承受載 重，潛變將愈大

117 潛變( Creep ) 潛變會引起外加載重應力的降低 固定長度的受壓混凝土構件，收縮會使其張應力增加，而潛變則會使其張應力減少
承受載重時若混凝土處於風乾狀態，則其潛變和收縮變形會增大 潛變和收縮是同時發生的，將兩者分開僅是為了計算上的方便

118 耐久性（Durability） 定義－指混凝土抵抗風化作用、交通荷重、物理作用及化學侵蝕的能力，隱含其應具有的使用年限
耐久性的考量或評估，可分成物理作用和化學侵蝕： 物理作用 乾濕作用：乾燥產生收縮，潮濕則會膨脹，引發應力，造成開裂。此類裂縫為大而有規則，如龜殼狀的裂紋 磨損與磨耗：混凝土表面受到外力或外物，如車輪的摩擦、水的沖擊等，造成磨耗、沖涮之孔融現象 凍融作用 ：反覆循環發生，冰凍的膨脹作用使外表面所受的拉應力大於混凝土抗拉強度時，表層就會有破裂、剝落的破壞發生

119 耐久性（Durability） 化學作用 溶解與析晶 硫酸鹽侵蝕 骨材鹼質反應 酸鹼侵蝕 鋼筋腐蝕

120 溶解與析晶 Ca(OH)2 H2O+CO2 碳酸鹽類(CaCO3)
混凝土內的水化物Ca(OH)2在含有二氧化碳及水分滲透或乾濕作用的環境下，生成白色的碳酸鹽類如( CaCO3)，逐漸堆積於毛細孔內，並析出混凝土表面 此種吐出白色結晶的現象稱為析晶，俗稱白華或壁癌 不至於影響混凝土，但會造成孔隙不利於混凝土耐久性 白華的防治最重要的是防止裂縫的發生，及阻止水分侵入混凝土內

121 硫酸鹽侵蝕 土壤中及海水裡的硫酸鹽( 硫酸鈉、硫酸鎂和硫酸鈣 ) 與水泥膠體中的氫氧化鈣和鋁酸鹽反應，生成具有膨脹性頗壞能力的鈣釩石(C3A‧3C‧H32) ，膨脹約2～3倍，造成混凝土破裂而整片剝落破壞 硫酸鹽侵蝕的防護，最常用的對策是使用鋁酸三鈣（C3S）含量低的水泥(如第Ⅱ型及第Ⅴ型水泥) ，或摻加飛灰、爐石粉等卜作嵐材料

122 骨材鹼質反應 必要條件：(1)活性粒料(2)有足量之鹼，如水泥中總鹼含量（K2O＋Na2O）＞0.6％ (3)濕氣的存在 防止方法
骨材鹼質反應或鹼矽反應－在有水存在的狀況下，某些天然骨材會與波特蘭水泥中的鹼 ( 在水化中釋放出來 ) 起化學反應，造成骨材顆粒的膨脹，導致混凝土的開裂及分解， 必要條件：(1)活性粒料(2)有足量之鹼，如水泥中總鹼含量（K2O＋Na2O）＞0.6％ (3)濕氣的存在 防止方法 最直接的處理方法：避免骨材中含有可溶解的二氧化矽 若骨材含可溶解的二氧化矽，可用低鹼水泥以防止鹼矽反應 使用礦物摻料如飛灰或高爐爐石

123 酸鹼侵蝕 鹼性物質對混凝土並不會造成腐蝕；但須注意活性骨材產生之骨材鹼質反應 酸性物質（PH＜5.5）對混凝土具有侵蝕作用
酸中的H+離子加速水化產物氫氧化鈣(CH)溶解，使CHS膠體分解，成為無膠結力的矽膠，造成混凝土崩解破壞

124 鋼筋腐蝕 鋼筋混凝土的腐蝕是指鋼筋受空氣(O2)或氯離子(cl-)侵蝕，形成鏽蝕性膨脹而擠裂其外緣混凝土
暴露於海水或除冰鹽，結構物腐蝕的機率會更高 近十年中，腐蝕是導致全球鋼筋混凝土或預力混凝土結構物劣化的主要因素

125 鋼筋腐蝕之機制 鋼筋腐蝕是一種電化學反應，包括四個要項: 陽極 陰極 電解液 導電體

126 鋼筋腐蝕之機制 鋼筋的一部分為陽極，其離子被溶解而釋放電子 鋼筋充當導電體允許電子移至陰極
另一部分的鋼筋變成陰極，此電子被水及氧消耗掉，產生氫氧根離(OH-)，與鐵離子結合氧化形成鐵鏽 混凝土中的濕氣即為電解液，為離子的流動媒介

127 鋼筋腐蝕之機制 電化學反應包括兩個過程：陽極的氧化反應及陰極的還原反應

128 鋼筋腐蝕 鐵鏽 ( 多種鐵複合物組成，如Fe(OH)2、Fe2O3及FeO ) 形成並集中在陽極的區域
只要存在有濕氣、氧氣及氯離子，腐蝕就會持續進行，產生鐵鏽 鐵鏽的體積比原來的鋼筋大，引起混凝土的脹裂而剝落 腐蝕分成兩個階段： (1)從混凝土澆置完成到鋼筋失去鈍態狀態為止，之後即開始腐蝕 (2)為腐蝕持續發生，可能形成裂縫 (1)的時間遠比(2)段長，即一旦腐蝕開始發生，就會快速發展

129 鋼筋腐蝕 配比、養護及裂縫都會影響混凝土內鋼筋的腐蝕 如何混凝土增加抗蝕性 水膠比低且養護理想的混凝土 摻加飛灰或爐石粉

130 滲透性 混凝土內可流動的水分是造成混凝土諸多破壞的主因 多餘水分留在硬固混凝土中將形成孔隙，(毛細孔和膠孔)
毛細孔是水分和有害雜質流動的管道 溫度在零度以下時，水分會在孔隙中凍結，造成凍融破壞 達西定理：Q＝Kp‧h，(滲流量Q為滲透係數Kp與水h的積 孔隙存在於漿體和骨材界面之間 混凝土的滲透係數比水泥漿體 者大上近百倍(混凝土中連通 的孔隙遠大於水泥漿者) 骨材與水泥漿的界面有浮水或 裂縫，會大幅增加滲透性

131 高溫作用 混凝土是良好的防火材料 混凝土無法承受過高(超過500℃)或過久的高溫作用 混凝土防火時效一般約為2小時
水泥漿體和骨材的熱膨脹係數不同，前者約20×10-6/℃為後者（約7-8×10-6/℃）的2至3倍 500℃以上CSH膠體分解，接著CH分解 約1000℃高溫度時碳酸鈣分解，整個混凝土材料將崩解破壞，強度及彈性模數也急速遞減

132 混凝土暴露高溫下之性質變化

133 混凝土配比設計

134 配比設計 配比設計之目的 決定各個組成成分的用量比例，使混凝土獲得所需的工作性、耐久性、強度以及最少的成本
混凝土的配比設計方法相當多，從早期簡單的比例法，1：2：4；1：3：6 或 1：4：8，發展到如今的精確量化配比法 配比設計之考慮要項 ： 安全性 工作性 耐久性 經濟性

135 配比設計安全性 fcr＝f’c＋△f’c＝f’c＋ t‧s 混凝土須符合規範、工程合約、設計圖及施工說明書上所要求的強度品質
設計強度(fc)是一個理想值，混凝土配比設計時，須考量拌合廠的品管技術能力，來決定混凝土配比的需求強度(fcr)值 fcr＝f’c＋△f’c＝f’c＋ t‧s 試體不足以建立標準差時， ACI建議之混凝土需求強度值

136 配比設計安全性 fcr＝ （kg/cm2） fcr＝f’c＋1.34S 或fcr＝f’c＋2.33S－35（kg/cm2） 標準差修正因子
試驗組數 標準差修正因數 15 1.16 20 1.08 25 1.03 30或以上 1.00

137 混凝土水灰比與抗壓強度關係 註：若使用Type II或Type V水泥，水灰比可增加0.05。 28天抗壓強度 水灰比（重量比）
非輸氣混凝土 輸氣混凝土 40（408） 0.42 -- 35（357） 0.47 0.39 30（306） 0.54 0.45 25（255） 0.61 0.52 20（204） 0.69 0.60 15（153） 0.79 0.70 結構物類型 結構物持續潮濕或經常暴露於凍融環境 結構物暴露於含硫酸鹽海水 薄斷面（軌枕、緣石、窗台、門檻、修飾工）及鋼筋保護層小於25mm之斷面 0.40* 其他結構物 0.50 0.45* 註：若使用Type II或Type V水泥，水灰比可增加0.05。

138 配比設計工作性(Workability )
工作性指混凝土的施工難易程度 工程施工上常以坍度代表工作性 ACI對各種工程施工建議的混凝土坍度值 通常規範建議採用較低的坍度值，以提升混凝土品質

139 配比設計工作性(Workability )
傳統的觀念增加工作度最簡便的方法就是加水 水分是混凝土耐久性的劣化基因 提高工作性 採用級配良好的骨材：混凝土內孔隙可因級配良好而減少，水泥漿量將相對降低 添加摻料：減水劑、強塑劑或緩凝劑 添加適量卜作嵐材料：細微圓顆粒可填充骨材間空隙，且基於球軸承的效應，助長材料的滑動，有利於混凝土工作性。但使用量不宜過多，否則會吸水量過大，造成過度黏稠，有損工作性

140 配比設計耐久性(Durability )
美國混凝土學會(ACI)與國內的混凝土施工規範，已將「耐久性」作特別考量 適量使用卜作嵐材料可有利於混凝土的耐久性 水灰比(W/C)與混凝土強度關係，改為水膠比(W/B)與混凝土強度關係 耐久性的考量 含氣量、W/B（水膠比） 氯化物含量 減水劑和礦物摻料的使用

141 耐久性要求

142 配比設計經濟性(Economy) 理想的混凝土配比設計，也應該是經濟的配比 混凝土經濟性如何提高水泥的強度效益，降低水泥用量
經濟性策略方法 較大骨材最大粒徑與使用較粗之細骨材 理想化骨材級配 添加礦物摻料，如卜作嵐材料 使用化學摻劑，如減水劑、強塑劑

143 ACI配比法基本觀念1 主要基於所需工程性質而定，考慮三個基本條件：
工作性 強度與耐久性 經濟性 ACI配比法是目前世界上最通用的混凝土配比設計方法，較屬於經驗法則的方法 設計上主要以特定的工作度和抗壓強度為基準，附帶考慮耐久性 工作性的控制以用水量為基準(用水量由工作性或坍度決定 ) 水灰比高低將影響到水泥用量的多寡(水灰比低黏結材料較多成為多漿混凝土，水灰比高黏結材料較少成為低漿混凝土)

144 ACI配比法基本觀念2 以水膠(灰)比為混凝土強度(安全性)和耐久性指標 假設抗壓強度達到設計強度需求時，混凝土就不存在有耐久性問題
強度和水密性隨水泥含量、密度及養護時間而遞增，隨用水量的增加而降低 經濟考慮使用優良的級配骨材 水泥的強度效益約為10 psi/kg水泥

145 ACI配比法基本觀念3 混凝土材料成分的選擇原則 配比設計基於工作性的要求、孔隙率和強度和水灰比的關係來完成初始配比稱為試拌配比
配比具有適當的工作性 使用最少的水泥量及水量 級配骨材使達到緻密堆積 採用最大的骨材最大粒徑 配比設計基於工作性的要求、孔隙率和強度和水灰比的關係來完成初始配比稱為試拌配比 根據骨材的含水量和吸水率調整後之配比，稱為現地配比

146 配比設計流程 決定材料性質資料 依工程特性或構造物種類選擇工作性（坍度） 基於工程需求選擇粗骨材最大粒徑
由工作性需求和凍融環境條件決定拌合水量和空氣含量 由需求強度和耐久性規定選擇水灰（膠）比 由拌合水量和水灰（膠）比決定水泥用量 依粗骨材最大粒徑和細骨材細度模數推算粗骨材用量 計算細骨材用量 配比試拌與修正決定現地配比

147 ACI混凝土配比設計流程

148 步驟 1：測定材料基本性質 粗細骨材篩分析：級配曲線、Dmax、FM 粗骨材乾搗單位重 材料比重 骨材吸水率及游離水分 施工規範

149 步驟 2：選擇坍度 針對構造物種類，選擇一個適當的坍度。

150 步驟 3：選擇骨材最大粒徑 粗骨材最大粒徑為愈大愈有利 優良級配的骨材，其最大粒徑愈大，總孔隙體積將愈小(每單位體積混凝土所需的砂漿量減少)
最大粒徑取下列各項的最小值 ： 模板最小間距之1/5 版厚之1/3 鋼筋間距之3/4 混凝土 送管內徑之1/4

151 各種最大粒徑骨材所需之用水量(kg/m3)
步驟 4：估計拌和水及空氣含量 坍度 (mm) 各種最大粒徑骨材所需之用水量(kg/m3) 3/8” (9.5mm) 1/2” (12.5mm) 3/4” (19mm) 1” (25mm) ” (38mm) 2” (50mm) 3” (75mm) 6” (150mm) 非輸氣混凝土 25-50 210 199 187 178 163 154 142 125 75-100 228 217 212 193 169 157 136 243 214 202 ─ 估計空氣含量 ( % ) 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2 輸氣混凝土 181 175 166 160 148 133 119 131 184 172 建議空氣含量

152 步驟 4：估計拌和水及空氣含量 暴露於中度和嚴重侵蝕環境下的一般混凝土和輕質混凝土 粗骨材最大粒徑 in. (mm) 空氣含量 嚴重暴露
中度暴露 3/8 (9.5) 7.5 6 1/2 (12.5) 7 5.5 3/4 (19) 5 1 (25) 4.5 1 1/2 (38) 2 (50) 4 3 (75) 3.5

153 步驟 5：決定水灰比 ( w/c ) 水灰比 ( 以重量表示 ) 係依強度和耐久性的需求定之 設計抗壓強度fc psi (MPa) 水灰比
非輸氣混凝土 輸氣混凝土 2500(17.2) 0.67 0.54 3000(20.7) 0.58 0.46 3500(24.1) 0.51 0.40 4000(27.6) 0.44 0.35 4500(31.0) 0.38 ─

154 步驟 5：選擇水灰比 ( w/c ) 考慮耐久性時 暴 露 狀 況 最大水灰比 常重混凝土 最小抗壓強度fc
常重和輕質混凝土psi (MPa) 混凝土暴露於水中具低滲透性 0.50 4000(27.6) 混凝土在潮溼狀態下暴露於凍融作用環境 0.45 4500(31.0) 保護鋼筋防止銹蝕。混凝土暴露於除冰鹽、鹽水或海水 0.40 5000(34.5)

155 步驟 6：計算水泥量 水泥用量：拌和水量除以水灰比 w/c= k(已知)c=w/k

156 單位體積混凝土之乾搗粗骨材體積（m3/m3）
步驟 7：估計粗骨材用量 粗骨材用量：粗骨材體積乘以乾搗單位重 粗骨材最大粒徑 in.(mm) 單位體積混凝土之乾搗粗骨材體積（m3/m3） 砂之細度模數 2.4 2.6 2.8 3.0 3/8 (9.5) 0.50 0.48 0.46 0.44 1/2 (12.5) 0.59 0.57 0.55 0.53 3/4 (19) 0.66 0.64 0.62 0.60 1 (25) 0.71 0.69 0.67 0.65 1.5 (38) 0.75 0.73 2 (50) 0.78 0.76 0.74 0.72 3 (75) 0.82 0.80 6 (150) 0.87 0.85 0.83 0.81

157 步驟 8：估計細骨材用量 砂的體積＝混凝土體積－（水、水泥、粗骨材及空氣含量的體積） VFA＝V－（VC＋VCA＋Vw＋Va）
WFA＝VFA‧γFA

158 步驟 9：求現地材料拌和量 砂和礫石中有含水量時，需調整拌和水量和砂及礫石的用量
步驟1至8的計算是假設骨材不會釋放水分至拌和料或從拌和料中吸收水分 實際上骨材則會含有一些水分，依據上述的步驟計算，拌和水量必須增加，以補償被骨材吸入和含於顆粒表面的水分 拌和水量須扣除骨材的自由水量；自由水量是含水量和吸水率之間之差值 乾燥的骨材會從拌和水中吸收水分，拌和水量應增加以補償被骨材吸收的水分

159 步驟 10：試拌與配比調整 利用以上步驟求得之配比進行試拌，量測各項性質，如坍度、含氣量、單位重、強度等
以實測資料調整計算配比，並再行試拌，直到兩者吻合為止

160 配比設計範例 混凝土用以打造基礎，暴露於地下水 設計抗壓強度 =20.7 MPa 水泥：TypeⅠ 粗骨材：最大粒徑19 mm
比重 = 2.65 吸水率 = 0.5% 含水率 = 2.5 % 乾搗單位重 = 1680 kg/m3 細骨材：比重 = 2.62 吸水率 = 2% 含水率 = 5% 細度模數 = 2.6

161 特殊性質與用途之混凝土

162 特殊混凝土種類 卜作嵐混凝土 輕質混凝土 氣泡混凝土 巨積混凝土 收縮補償混凝土 低密度混凝土 乳液混凝土 注膠混凝土 矽灰混凝土
清水混凝土 流動化混凝土 重質混凝土 飛灰混凝土 真空處理混凝土 高分子混凝土 高性能混凝土 高強度混凝土 無坍度混凝土 著色混凝土 隔熱混凝土 零坍度混凝土 預力混凝土 預壘混凝土 預鑄混凝土 滾壓混凝土 聚合物混凝土 噴凝土 輸氣混凝土 鐵絲網混凝土 纖維混凝土

163 輕質混凝土（Lightweight concrete）
輕質混凝土包括輕質骨材混凝土、氣泡或泡沫混凝土及中空混凝土 輕質骨材混凝土－由人造輕質骨材(Artificial Lightweight Aggregate，簡稱ALA)與水泥、水等拌合而成的混凝土 氣泡混凝土－以水泥、砂、鋁粉（發泡劑）加水拌合，發泡凝結後經高溫蒸氣養護而成，質輕具有較小之強度 中空混凝土－ 混凝土預鑄元件，在內部埋置空隙而能輕量化，例如空心磚、中空模版等

164 輕質粒料混凝土 輕質混凝土可分成結構輕質混凝土及超輕量輕質混凝土，單位重依規範規定須在2000 kg/m3以下
ACI將輕質混凝土依單位重和強度，分成三級 低密度、低強度混凝土：隔熱建築用 中強度輕質混凝土：用於混凝土塊磚和其他需稍具強度的構造物；及結構用輕質混凝土 超輕量輕質混凝土的單位重低於1000 kg/m3：強度在70 kgf/cm2以下，熱傳導係數小於0.3 W/m‧k，主要做為隔熱用途，如屋頂隔熱層、防火牆等

165 CNS與ASTM對輕質粒料混凝土之強度規定
規範 最大平均 單位重 （Kg/m3） 最小平均28天 抗劈、張力強度 （Kgf/cm2） 抗壓強度 CNS 3691 A2046 1840 20 280以上 1760 210 1680 175 ASTM C330 全 輕 質 22.5 281 21.1 211 1600 20.4 176 砂 非 23.2 21.8

166 輕質粒料混凝土之特性 物理性 較小之自重 較佳之隔熱性 防火性能優越 經濟性 輕質構件易於搬運及裝備 結構斷面減小，可使用淨空增加
自重降低，可增加跨度 隔熱節能  一般混凝土或紅磚之熱傳導係數介於1.0～1.5W/m·˚K 輕質粒料混凝土之熱傳導係數介於0.1～1.0W/m·˚K 採用輕質粒料混凝土建築物因隔熱效應，可大幅降低使用冷氣之能源消耗

167 輕質粒料混凝土之特性 工作性—骨材易上浮 單位重—低於常重混凝土25～40％ 抗壓強度—可達常重混凝土強度(20～70 MPa)
應力-應變關係—應變曲線幾近直線(脆性) 彈性模數—較常重混凝土低約20～30％ 乾縮及潛變—視環境條件而定

168 輕質粒料混凝土抗壓強度與單位重

169 重質混凝土 以特殊重質骨材製作而成的混凝土，密度介於3300～3800 kg/m3間
主要用以遮障X光射線、伽瑪射線，和中子輻射的高輻射能射線，也用在平衡載重及其他需要高密度的場合 遮障輻射能的效果與其密度相關，密度愈大則遮障效率愈佳 核子反應爐遮壁的預力混凝土所用的重質混凝土，7天及28天抗壓強度須分別達到 kgf/cm2及 kgf/cm2

170 高強度混凝土（High-strength concrete）
美國混凝土學會ACI ：抗壓強度大於420 kgf/cm2的混凝土，強度並無上限 實務工程應用的高強度混凝土則大致上在560～700 kgf/cm2間 高樓建築(柱體為主)、預力構件、預鑄構件(樁、電桿)等採高強度混凝土，能產生較有利的經濟效益，降低建造成本，減少構造物維護費，增長建築物使用年限 台北市的世貿大廈和遠企中心，及高雄市的東帝士大樓 較嚴格的材料規範 水泥7天強度須達294kgf/cm2，水泥量範圍介於300～450 kg/m3 通常添加礦物摻料如飛灰、水淬爐石粉或矽灰，含量由5％（矽灰）至60％（爐石粉） 骨材須考量尺寸、形狀、表面紋理、礦物組成和潔淨度等

171 高強度混凝土（High-strength concrete）
水泥效益與粗骨材最大粒徑之關係

172 高性能混凝土 (High-performance concrete）
高性能混凝土泛指比起傳統混凝土具有更為優越性質的混凝土，如高流動性、強度、耐久性等 歐美地區，較強調高強度與高坍度，及耐久性 日本將高性能混凝土分成三類： 高強度高性能混凝土 高流動高性能混凝土：自填充混凝土（Self-compacting concrete，SCC），不須搗實即可達到均勻充填的混凝土 特殊功能高性能混凝土：包括耐磨、低熱、耐衝擊等特殊性能的混凝土

173 高性能混凝土 高流動高性能混凝土施工之優點 高流動高性能混凝土特性 不用搗實，具有自動澆置與減少施工噪音優點
自行流動特性，減少混凝土的澆置、輸送工作可流過狹窄的鋼筋間距或斷面，達成充分填佈模板 高流動高性能混凝土特性 施工階段減少骨材析離與泌水現象 減少骨材析離可增加長途輸運距離以及垂直澆置或逆打澆置的距離 減少泌水現象則可提升對界面（接面）處理的便利性

174 高性能混凝土 高性能混凝土對原材料品質的要求比普通混凝土嚴格 水泥
Ⅰ、Ⅲ水泥；水泥含量較高，常採用飛灰、爐石等礦物摻料取代部分水泥，以降低水泥用量、減少水化熱 骨材 主要考慮級配和強度，與嚴格控制有害物質含量及潔淨度 細骨材較粗，以減少表面積、降低漿量和水量需求。FM=2.8～3.2 粗骨材最大粒徑應不超過3/4”（19mm），最好是1/2”（12.7mm） 化學摻劑 強塑劑、緩凝劑、減水劑及輸氣劑，以強塑劑最重要，使用最多 礦物摻料 爐石粉、飛灰及矽灰－比水泥細，具卜作嵐反應，增加晚期(28天)強度的功效，填充水泥漿體，使其密實，增加混凝土耐久性 取代部分水泥，改善混凝土工作度，減用化學摻劑，減緩水化熱釋放，降低溫度裂縫的發生機率

175 高性能混凝土 台灣高性能混凝土 配比模式 坍度250±20mm，流度600±50mm 拌和45分鐘後的坍度為230±20mm
目前尚無可資依循的標準配比模式 只能參考他人建議方法推求試拌配比 經由試拌找出符合要求的配比

176 巨積混凝土（Mass concrete） 定義：任何場鑄的大體積混凝土，尺寸過大而須克服所產生的溫度，或伴隨水化反應之熱作用而產生的體積變化，避免產生裂縫者 (ACI 116) 配比原則－低水泥量、低水量、低初始溫度及低水化熱 降低內部溫度上昇常方法： 降低水泥含量，提高粗骨材含量（≧80％），採用較大骨材粒徑（75～150 mm） 採用低熱水泥或混合水泥（水泥摻加大量飛灰或爐石粉） 摻用卜作嵐材料取代部分水泥 減低混凝土初始溫度至10℃左右 預埋水管，通水冷卻混凝土 適當養護，保溫隔熱，減少混凝土體內外溫差 預冷混凝土，以冷卻水或加碎冰拌合，或預冷骨材 減緩拆模時間，降低表面散熱率，避免內外溫差超過20℃

177 滾壓混凝土（Roller compacted concrete）
貧配比、無坍度、且近乎乾燥的混凝土 施工法：以土工振動滾壓機或平板振搗器來加以夯實 施工非常快速，常應用於大型重力壩、各種工作場的舖面建造，及機場停機坪、鄉村道路、傳統公路和街道舖面等的底層打造 混凝土舖築應分層澆置，每層厚度須盡量減小 (200～300mm)，以使振動滾壓機能充分搗實為準

178 預壘混凝土（Prepacked concrete）
將粗骨材預先填置在模板內，然後以水泥砂漿（通常摻加卜作嵐材料及強塑劑），灌入骨材間空隙製造而成的混凝土 各項性質與傳統混凝土大致相似 水泥砂漿用量較少，水化熱減少，混凝土乾縮量較小 主要使用在修復工作、堤岸工程、橋墩、水下結構物

179 噴凝土（Shotcrete） 利用壓縮空氣，將水泥砂漿或混凝土，以高速噴射至工程結構表面的一種混凝土施工技術
相當乾燥的混合物，藉由衝擊力產生夯實效果，可噴射至垂直面或水平面上，而不會有過量材料垂流落下的現象 覆蓋於構造面層，不受其形狀之限制，施工容易，強度又大且具水密性 應用範圍 新施工或維修工程上，特別適合於傾斜斷面、薄層混凝土結構及薄淺的修補作業 隧道工程之襯砌、開挖面穩定作業、及山坡地的邊坡穩定工程上

180 纖維混凝土（Fiber concrete）
組成特點：混凝土內含有不連續且分離的纖維 纖維混凝土可具有較佳的韌性、強度、衝擊抗力和耐久性 纖維混凝土韌性取決於纖維的拉力強度、幾何形狀及添加量 最重要的優點－減少早期的收縮裂縫 纖維種類：鋼纖維(0.5～2％體積比)、碳纖維、聚丙烯、尼龍和玻璃纖維 應用範圍：機場舖面、橋面版、工廠樓版、水工結構和噴凝土等工程

181 纖維之種類與性質 纖維種類 直徑（mm） 彈性模數 （105 kgf/cm2） 抗拉強度（kgf/cm2） 聚丙烯 0.10～0.20
0.05 455 聚酯 0.010～0.076 100～175 560～1200 聚乙烯 0.025～0.10 0.05～1750 200～3100 碳 0.009 2300～3850 1800～2660 丙烯酸 0.005～0.0178 180 210～980 玻璃 0.010～0.0127 730～800 2520～3500 鋼 0.1～1.0 2000 350～1750

182 纖維混凝土（Fiber concrete）

183 聚合物混凝土（polymer concrete）
以聚合物為膠結材料的混凝土，涵蓋範圍甚廣 乳液改良混凝土、注膠混凝土、環氧樹脂砂漿、瀝青混凝土 乳液改良混凝土(LMC) 以乳液做為摻料加入新拌混凝土內，或於拌合時加入混凝土材料中 改良混凝土及水泥砂漿的延展性、耐久性、黏結性、抗氯離子侵蝕，增加其剪力、拉力及撓曲強度、優越的凍融、磨耗和衝擊的抵抗力 主要應用在修補及舖面工程上

184 聚合物混凝土（polymer concrete
注膠混凝土（Polymer-impregnated concrete，PIC） 將混凝土內部所含水分去除形成空隙，然後將聚合物「單體」注入孔隙內，或注入裂隙內，利用高溫、或放射線聚合作用，固化成注膠混凝土 注膠混凝土的性質與原有混凝土的強度無關，注膠程度視經濟性決定之 提高強度，耐磨、凍融及化學侵蝕抗力，具有優越的耐久性 適合於劣化混凝土構造物的維修，如混凝土剛性路面

185 使用於混凝土之聚合物類型與性質 聚合物類型 乳液改良混凝土（LMC） 注膠混凝土PIC） 單體性質
低黏滯性、較高之沸點、低毒性、聚合容易、成本低 單體材料 熱塑性 橡膠性 熱硬性 甲基丙稀酸甲酯 苯乙稀 聚醋酸乙稀 絲龍(PVC共聚物) 聚丙稀酸共聚物 聚酯乙稀 苯乙稀－丁二稀共聚物 丙稀睛－丁二稀共聚物 天然橡膠 環氧劑 聚合方式 乾燥 濕硬化－乾硬化 伽瑪射線 催化劑 熱催化 優點 強度大、耐久性佳、黏著性強、抗凍融性佳、耐磨性佳、耐衝擊、工作度佳、施工簡易 耐久性佳、透水性低、潛變與收縮小、耐磨、強度大 缺點 防火性差、價格昂貴 成本高、材料及處理特殊、防火性差、脆性

186 再生混凝土 利用營建廢棄物，如廢棄混凝土、廢磁磚、廢紅磚等為骨材，與水泥、水拌合而成的混凝土
品質較差，只應用於次級構造物、道路基底層、或水泥混凝土舖面上 強度比普通混凝土低，單位重小、吸水率高 抗壓強度約降低15～25％，單位重為普通混凝土的85～95％ 工作性較差，須增加拌合水量或漿量