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研究生:陳協揚
研究生(外文):Shei-Yang Chen
論文名稱:包裹輕質骨材混凝土之力學性質
指導教授:黃忠信黃忠信引用關係
指導教授(外文):Jong-Shin Huang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:土木工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:74
中文關鍵詞:混凝土力學性質包裹吸水率瀝青輕質骨材水泥漿
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  混凝土結構輕質化向來為土木建築人員研究的重要課題,人造輕質骨材的應用為其一重要發展方向,但其偏高之吸水率造成混凝土耐久性與實際工程應用之不確定性。本研究採水灰比0.4之水泥漿及瀝青材料AC 20為包裹材料,於輕質骨材表面形成緻密包裹層,此包裹輕質骨材為一吸水率較低但介面性質截然不同之全新輕質骨材。

  在骨材基本性質方面:水泥漿包裹層可部分減少輕質骨材之吸水率,但增加輕質骨材SSD容積比重18~34%不等。瀝青包裹層有效抑制輕質骨材吸水率至常重骨材水準,且微幅降低輕質骨材SSD容積比重5~10%。

  在混凝土力學性質方面:包裹層降低輕質骨材混凝土早強趨勢,尤以有效降低吸水率之瀝青包裹輕質骨材混凝土為明顯。在抗壓、劈裂及撓曲等強度試驗和彈性模數方面,水泥漿包裹層均有效地提升輕質骨材混凝土之力學強度與彈性模數,瀝青包裹層則於撓曲強度方面得到與未包裹輕質骨材混凝土相近結果,抗壓、劈裂強度與彈性模數方面皆較未包裹輕質骨材差。
摘要 Ⅰ
誌謝 Ⅱ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅶ

第一章 緒論 1
  1.1研究動機與目的 1
  1.2本文內容與組織 2

第二章 相關文獻回顧 3
  2.1輕質骨材概述 3
  2.2人造輕質骨材 4
    2.2.1種類 4
    2.2.2物理特性 5
  2.3吸水率試驗方法 5
  2.4輕質骨材混凝土之基本性質 7
    2.4.1單位重 9
    2.4.2強度 9
    2.4.3應力應變行為 10

第三章 試驗計畫 17
  3.1試驗目的 17
  3.2試驗材料 17
  3.3包裹輕質骨材製作 18
    3.3.1水泥漿包裹輕質骨材 18
    3.3.2瀝青包裹輕質骨材 19
  3.4試驗變數與試驗項目 19
    3.4.1骨材基本性質試驗 20
    3.4.2混凝土試驗 21
  3.5配比設計 23

第四章 試驗結果與討論 36
  4.1包裹輕質骨材之吸水率與比重 36
    4.1.1吸水率 36
    4.1.2比重 38
  4.2常重細骨材之比重及吸水率 39
  4.3混凝土試驗結果與討論 39
    4.3.1坍度試驗 40
    4.3.2抗壓試驗 40
    4.3.3應力應變圖形 42
    4.3.4劈裂試驗 43
    4.3.5撓曲試驗 44

第五章 結論 65
  5.1包裹對輕質骨材物理性質之影響 65
  5.2包裹對輕質骨材混凝土力學性質之影響 65
  5.3建議與討論 66

參考文獻 68
附錄 70



表目錄
表2.1 典型輕質骨材分類 12
表2.2 輕質骨材與常重骨材性質比較 13
表2.3 輕質骨材與常重骨材混凝土性質比較 13
表2.4 輕質骨材混凝土與常重骨材混凝土之受力行為 14
表3.1 環球牌第一型水泥化學成分與相關物理性質 24
表3.2 瀝青ACI 20基本性質 24
表3.3 不同水灰比粒徑3/4”~1/2”水泥漿包裹輕質骨材吸水率
表3.3 試驗結果 25
表3.4混凝土試體變數表 25
表3.5 混凝土單位體積配比表 26
表3.6 未包裹輕質骨材混凝土單位重配比表 26
表3.7 水泥漿包裹輕質骨材混凝土單位重配比表 26
表3.8 瀝青包裹輕質骨材混凝土單位重配比表 26
表4.1 輕質骨材吸水率試驗結果 46
表4.2 輕質骨材比重試驗結果 47
表4.3 細骨材吸水率及比重試驗結果 47
表4.4 混凝土抗壓試驗結果整理 47
表4.5 混凝土不同養護天數抗壓強度與28天抗壓強度之比值 48
表4.6 混凝土彈性模數整理 48
表4.7 混凝土劈裂試驗結果整理 49
表4.8 混凝土劈裂強度與抗壓強度比值 50
表4.9 混凝土撓曲試驗結果整理 50
表4.10 混凝土28天養護抗彎強度與抗壓強度比值 50


圖目錄


圖2.1 複合材料並聯與串聯狀態示意圖 15
圖2.2 複合材料組合彈性模數與並聯、串聯狀態彈性模數比較圖 15
圖2.3 混凝土受力結構比較 16
圖2.4 混凝土強度成長 16
圖3.1 粒徑3/4”~1/2”未包裹輕質骨材外觀 27
圖3.2 粒徑1/2”~3/8”未包裹輕質骨材外觀 27
圖3.3 粒徑3/8”~#4”/未包裹輕質骨材外觀 27
圖3.4 粒徑3/4”~1/2”水泥漿包裹輕質骨材外觀 28
圖3.5 粒徑1/2”~3/8”水泥漿包裹輕質骨材外觀 28
圖3.6 粒徑3/8”~#4/ 水泥漿包裹輕質骨材外觀 28
圖3.7 包裹瀝青作業烘箱 29
圖3.8 將輕質骨材放入流動瀝青中 29
圖3.9 輕質骨材在瀝青中包裹完成 29
圖3.10 通過鐵網過濾瀝青 29
圖3.11 瀝青過濾完成 30
圖3.12 粒徑3/4”~1/2”瀝青包裹輕質骨材外觀 31
圖3.13 粒徑1/2”~3/8”瀝青包裹輕質骨材外觀 31
圖3.14 粒徑3/8”~#4/ 瀝青包裹輕質骨材外觀 31
圖3.15 烘乾骨材用烘箱 32
圖3.16 輕質骨材吸水率試驗 32
圖3.17 精度0.01g電子秤 33
圖3.18 排水式比重瓶 33
圖3.19 混凝土拌合用拌合機 34
圖3.20 抗壓試驗用100噸萬能試驗機 34
圖3.21 劈裂試驗用200噸抗壓機 35
圖3.16 撓曲試驗用50噸萬能試驗機 35
圖4.1 粒徑3/4”~1/2”輕質骨材30分鐘、60分鐘及24小時
圖4.1 吸水率試驗結果 51
圖4.2 粒徑1/2”~3/8”輕質骨材30分鐘、60分鐘及24小時
圖4.1 吸水率試驗結果 52
圖4.3 粒徑3/8”~#4/ 輕質骨材30分鐘、60分鐘及24小時
圖4.1 吸水率試驗結果 53
圖4.4 混凝土3天、7天、14天及28天抗壓試驗結果 54
圖4.5 未包裹輕質骨材混凝土應力應變圖 55
圖4.6 水泥漿包裹輕質骨材混凝土應力應變圖 57
圖4.7 瀝青包裹輕質骨材混凝土應力應變圖 59
圖4.8 混凝土試體劈裂試驗 61
圖4.9 未包裹輕質骨材混凝土劈裂剖面 61
圖4.10 水泥漿包裹輕質骨材混凝土劈裂剖面 62
圖4.11 瀝青包裹輕質骨材混凝土劈裂剖面 62
圖4.12 混凝土試體三分點試驗 63
圖4.13 混凝土三分點試驗試體破壞圖片 63
圖4.14 未包裹輕質骨材混凝土撓曲試驗後試體 64
圖4.15 水泥漿包裹輕質骨材混凝土撓曲試驗後試體 64
圖4.16 瀝青包裹輕質骨材混凝土撓曲試驗後試體 64
圖6.1 新拌混凝土ψ10×20cm圓柱試體 69
圖6.2 新拌混凝土10×10×40cm撓曲試驗試體 69
圖6.3 拆模後的抗壓圓柱試體 70
圖6.4 石膏蓋平後的抗壓圓柱試體 70
圖6.5 未包裹輕質骨材混凝土抗壓試驗結果 71
圖6.6 水泥漿包裹輕質骨材混凝土抗壓試驗結果 71
圖6.7 瀝青包裹輕質骨材混凝土抗壓試驗結果 71
圖6.8 未包裹輕質骨材混凝土強制壓碎後 72
圖6.9 水泥漿包裹輕質骨材混凝土強制壓碎後 72
圖6.10 瀝青包裹輕質骨材混凝土強制壓碎後 72
[1] 張慶泗, "簡介輕質骨材", 土木、水利, vol.3,no.3., pp. 78-83, 1976

[2] 王櫻茂, "人造輕質骨材混凝土", 豐生出版社, 1976

[3] 王櫻茂、陳豪吉, "台灣地區輕質骨材物理、化學及力學性質資料之建立", 財團法人台灣營建中心, Jul.1994

[4] 蘇南、林維明, "國內外輕質骨材科技之發展", 結構工程第六卷第四期, pp91~109, Dec.1991

[5] ASTM, ”1984 Annual Book of ASTM Standards”, vol.04.02, 1984

[6] Young、Mindess、Gray、Bentur, "The Science and Technology of Civil Engineering Materials", pp 180~183, 1998

[7] Andrew Short, Willian Kinniburgh, "Lightweight Concrete", 1963

[8] 顏聰, "從輕質骨材談輕質混凝土的製作與力學特性", 高壓蒸氣養護輕質骨材混凝土(ALC)研討會, 1992

[9] 謝美妙, "添加纖維對輕質骨材混凝土工程性質之影響", 國立台灣工業技術學院工程技術研究所碩士論文, 1994

[10]張大鵬、林草英, "輕質骨材性質與最佳強度之關係(一)", 國家科學委員會專題研究報告, 1985

[11]沈進發, "混凝土品質控制", 1985

[12]”CNS中國國家標準”, 經濟部中央標準局, Jan.1985

[13] American Concrete Institute, ”ACI Manual of Concrete Practice 1987”, part 1, 1987
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