輕質骨材混凝土與常重骨材混凝土在荷重下之受力結構並不相同，本研究係以燒結型輕質骨材與常重骨材，在固定水灰比、用漿量與骨材體積下，探討改變骨材級配對輕質骨材混凝土之單位重、工作性、抗壓強度等性質之影響，並與同配比之常重骨材混凝土作比較。
本研究以w/c=0.7與w/c=0.4二種不同水灰比砂漿，各拌合一組規範建議之級配為標準控制組，以標稱12.5mm、9.5mm、4.75mm粒徑之不連續單一粒徑級配輕質骨材為試驗組，另以常重骨材依上述相同骨材體積與級配亦各拌合一組以為比對。
由試驗結果顯示，混凝土單位重變化不大，因所採用之輕質骨材在各種不同粒徑下，其單位重相似。輕質骨材混凝土工作性依骨材級配變化趨勢與常重骨材混凝土趨勢相同，但相同配比下，輕質骨材混凝土較常重骨材混凝土工作性佳。輕質骨材最大粒徑愈小時，所得輕質骨材混凝土抗壓強度愈高。於低強度時，其抗壓強度與同配比之常重骨材混凝土相當，但於較高強度時，在骨材最大粒徑大於9.5mm時，其抗壓強度較同配比之常重骨材混凝土低，且當粒徑愈大，其影響愈明顯。

Under loading, the stress distribution in lightweight aggregate concrete (LWAC) and the normal weight aggregate concrete (NC) are different. The research use sintered clay lightweight aggregate (LWA) to study the influences of gradation on the concrete properties, such as the unit weight, workability, and the compressive strength. The results were compared with those of NC.
Two water cement ratios (w/c=0.7 and 0.4)and three unit gradations (12.5mm,9.5mm,4.75mm) of lightweight coarse aggregate were used in test. The experimental result shows that the influence of aggregate gradation on the unit weight of concrete is limited, because the unit weight of coarse aggregates are similar. The LWAC have the same workability as NC by varying the gradation of aggregate, but LWAC appears better workability than NC as the mix proportion is same. The smaller the Dmax is, the higher the LWAC compressive strength can be achieved. As the w/c is high, the LWAC compressive strength is similar to that of NC. As the w/c is low and the coarse aggregate Dmax large than 9.5mm(#3/8”), the LWAC compressive strength is lower than that of NC.

目 錄
摘 要…………………………………………………… Ⅰ
Abstract…………………………………………………… Ⅱ
目 錄…………………………………………………… Ⅲ
表 目 錄…………………………………………………… Ⅴ
圖 目 錄…………………………………………………… Ⅶ
照片目錄…………………………………………………… Ⅸ
第一章 緒論………………………………………………… 1
1-1 前言………………………………………………… 1
1-2 研究動機與目的………………………………… 2
1-3 研究方法與範圍………………………………… 2
第二章 文獻回顧………………………………………5
2-1 輕質骨材混凝土的特色………………………… 5
2-2 質骨材之種類及性質 ………………………… 6
2-3 輕質骨材混凝土之分界強度…………………… 7
2-4 骨材之比表面積…………………………………7
2-5 骨材級配規範要求……………………………… 9
第三章 試驗計畫……………………………………16
3-1 試驗變數與項目…………………………………16
3-2 材料性質…………………………………………17
3-3 配比計算…………………………………………17
3-4 拌合用量計算……………………………………19
3-5 試驗設備與方法…………………………………19
第四章 試驗結果之分析與討論……………………32
4-1 骨材級配對混凝土單位重之影響………………32
4-2 骨材級配對混凝土工作性之影響………………32
4-3 骨材級配對混凝土抗壓強度之影響……………33
第五章 結論與建議…………………………………51
5-1 結論………………………………………………51
5-2 建議………………………………………………51
參考文獻………………………………………………………53
照片集錦………………………………………………………56
表 目 錄
表2-1 輕質骨材之重要性質…………………………………11
表2-2 骨材之比表面積………………………………………11
表 2-3 ASTM C330-89結構性輕質混凝土之級配要求……12
表2-4 CNS 3691結構用混凝土輕質粒料級配要求………12
表2-5 CNS 1240混凝土粒料級配要求……………………12
表2-6 細骨材級配規範要求…………………………………13
表 3-1各試驗組別粗骨材比表面積表………………………22
表 3-2常重粗、細骨材及輕質骨材物理性質表……………22
表3-3 常重細骨材篩分析表…………………………………22
表3-4標稱12.5mm輕質骨材篩分析表……………………23
表3-5標稱9.5mm輕質骨材篩分析表……………………23
表3-6 標稱4.75mm輕質骨材篩分析表……………………23
表3-7 輕質骨材混凝土配比表………………………………24
表3-8常重骨材混凝土配比表………………………………25
表3-9 輕質骨材混凝土拌合用量計算結果表………………26
表3-10 常重骨材混凝土拌合用量計算結果表………………26
表 4-1 L0.7-S與N0.7-S單位重與抗壓強度記錄表………36
表 4-2 L0.7-15與N0.7-15單位重與抗壓強度記錄表……37
表 4-3 L0.7-11與N0.7-11單位重與抗壓強度記錄表……38
表 4-4 L0.7-7與N0.7-7單位重與抗壓強度記錄表………39
表 4-5 L0.4-S與N0.4-S單位重與抗壓強度記錄表………40
表 4-6 L0.4-15與N0.4-15單位重與抗壓強度記錄表……41
表 4-7 L0.4-11與N0.4-11單位重與抗壓強度記錄表……42
表 4-8 L0.4-7與N0.4-7單位重與抗壓強度記錄表………43
表4-9新拌混凝土性質與抗壓強度試驗結果………………44
表4-10砂漿試體抗壓強度統計表……………………………45
圖 目 錄
圖1-1 輕質骨材混凝土受力系統…………………………… 3
圖1-2 研究流程圖…………………………………………… 4
圖 2-1 膨脹頁岩輕質骨材
顆粒密度與混凝土單位重關係………………………13
圖 2-2 膨脹頁岩輕質骨材
顆粒密度與混凝土抗壓強度關係……………………14
圖 2-3 水泥用量與輕質骨材混凝土抗壓強度關係…………14
圖 2-4 CNS 3691與ASTM C330粗骨材級配規範…………15
圖 2-5 CNS 1240、CNS 3691與ASTM C330
細骨材級配規範……………………………………15
圖3-1 試驗流程圖……………………………………………27
圖 3-2 控制S組(規範)輕質骨材級配曲線圖………………28
圖 3-3 平均粒徑15mm輕質骨材級配曲線圖…………………28
圖3-4平均粒徑11mm輕質骨材級配曲線圖………………29
圖3-5平均粒徑7mm輕質骨材級配曲線圖…………………29
圖3-6四種粗骨材級配比表面積變化圖……………………30
圖3-7常重細骨材級配曲線圖………………………………30
圖3-8輕質骨材各粒群級配曲線圖…………………………31
圖4-1 w/c=0.7各組單位重………………………………46
圖4-2 w/c=0.4各組單位重………………………………46
圖 4-3 L0.7輕質骨材單位重比較(w/c=0.7)………………47
圖4-4 L0.4輕質骨材單位重比較(w/c=0.4)………………47
圖 4-5 N0.7常重骨材單位重比較(w/c=0.7)………………48
圖4-6 N0.4常重骨材單位重比較(w/c=0.4)………………48
圖4-7混凝土坍度比較(w/c=0.7)…………………………49
圖4-8混凝土坍度比較(w/c=0.4)…………………………49
圖4-9混凝土抗壓強度比較(w/c=0.7)……………………50
圖4-10混凝土抗壓強度比較(w/c=0.4)……………………50
照片目錄
照片1 輕質骨材…………………………………………… 56
照片2 常重細骨材(面乾飽和)…………………………… 56
照片3 混凝土拌合…………………………………………56
照片4 輕質骨材混凝土拌合後量測30min坍度……… 56
照片5 量測坍度…………………………………………… 56
照片6 抗壓試體製作………………………………………56
照片7 混凝土抗壓機……………………………………… 57
照片8 拌合機……………………………………………… 57
照片9 抗壓試體(一)…………………………………… 57
照片10 抗壓試體(二)………………………………………57
照片11 工作伙伴…………………………………………57
照片12 作者-蕭澄清……………………………………… 57

參考文獻
1 陳豪吉”以台灣地區生產輕質骨材探討輕質混凝土之 配比製作及強度性質”博士論文,1998。
2 顏聰,”骨材之強度、彈性模數與混凝土之受力結構”,土木水利季刊第三卷第四期，PP.15-20,1977。
3 中國國家標準,CNS 3691 A2046「結構用混凝土之輕質粒料」,1974。
4 DIN 1045,Befon und stahlleichtbeton, Bemessmmg und Ausfuehrung,1970。
5 ASTM C330,”Standard Specification for Lightweight Aggregate for Structural Concrete”,1985。
6 王和源,”堆積效應對骨材與膠結料複合性質之影響”,博士論文,PP.6-10,1994。
7 陳豪吉、顏聰、柯志潭,”輕質骨材混凝土之骨材堆積強度與分界強度”中華民國第十九屆全國力學會議,第113-118頁,1995.12。
8 潘存真,”輕質骨材之級配條件對輕質混凝土強度及隔熱性之影響”中興大學碩士論文,1993。
9 黃兆龍,”混凝土性質與行為”,詹氏書局,1997。
10 王櫻茂、黃榮吾、張冠淳,”輕質骨材及輕質混凝土試驗研究”,國科會研究報告,工程科學研究中心,台南,1974。
11 P.C. Aitcin and P.K.Mehta,1990,”Effect of Coarse-Aggregate Characteristics on Mechanical Properties of High-Strength Concrete”,ACI Materials Journal,V.87,No.2,PP.103-107。
12 Andersen,P.J. and Johansen,V.,”Particle Packing and Concrete Properties”,Materials Science of Concrete Ⅱ,PP.111-146。
13 P.Goltermann,V.Johansen,and L.Palbol,1997,”Packing of Aggregates:An Alternative Tool To Determina the Optimal Aggregate Mix”,ACI Materials Journal,V.94,No.5,PP.435-443。
14 S.C.Lin and Y.Izumi,1994,”Models for Determination of the Strength of Porous Concrete”,小野田研究報告,第45卷,第一冊,第128號,日本。
15 顏聰,“輕質混凝土之工學性質及工程特性”,混凝土工程技術研習會,台灣營建研究中心,民國64年。
16 林維明,吳介源,“當前輕質粒料混凝土應用的重要性”,台灣公路工程,第二十六卷,第五期,pp.36-48,民國88年。
17 陳澤修,“綠色建築新材料冷結型煤灰輕質骨材”,現代營建,208期,民國86年。
18 Sidney Mindness and J.Francis Young, “Concrete”,Prentice-Hall,inc,1981。
19 林銅柱,“從國外輕質骨材科技展望國內輕質混凝土工業”,高壓蒸汽養護輕質混凝土研討會,經濟部工業局,台北,民國80年。
20 Badhan-Roy,B. K.,“Lightweight Aggregate Concrete In UK”,International Symposium on Structural Lightweight Aggregate Concrete,Norway,June 1995。
21 Ikeda,Shoji,”Development of Lightweight Aggregate Concrete in Japan”international Symposium on Structural Lightweight Aggregate Concrete,Norway,June 1995。
22 范國晃,”淤泥骨材燒製及拌製混凝土之研究”,中興大學碩士論文,2001。
23 Chen.H-J.,Yen T.,Ko,C-T.,”Influences of properties and Gradation of Lightweight Aggregate on the Fg of Light Aggregate Concrete”,International Symposium on the Structural Lightweight Aggregate Concrete,PP.472-480,1995.06。
24 H.J.Chen,T.Yen,K.Z.Huang,”The Achievable Strength and FG of Light-Weight Aggregate Concrete”,The Fifth East Asia-Pacific Construction ON Structural Engineering and Construction,PP.945-950,1995.07。
25 Charles.T.Kennedy,”The Design of Concrete Mixes”ACI,1940。
26 林建國,”無細輕質骨材混凝土性質之研究”,中興大學碩士論文,2000。
27 詹文宗 “以表面積理論探討高強度混凝土之配合設計法” ,中興大學碩士論文,1988。
28 許桂銘,”混凝土配比設計”,高立圖書,2000。