混凝土介绍
凡膠結材料結合砂、石、摻品等拌合而成者,皆謂之混凝土(Concrete)
。
一般所謂混凝土,係指由水、水泥、粗骨材、細骨材及摻料五種材料所組成之人造材
料。
混凝土各種材料,依功用分為黏結材(水泥
糊體)與填充材(骨材)。
優良混凝土之基本要求為:(1)安全(2)耐久
(3)經濟。
優點:
(1)最優之特性為抗壓強度大(2)耐久性、耐火性、耐磨性、隔熱性、隔音性佳(3)造型、取材、生產、澆置容易(4)成本低廉。
缺點:
(1)自重較大,約2300 kg/m3
(2)具脆性、易生龜裂(3)品質控制較不易(4)模板費高,約佔混凝土工程費之25% (5)抗拉強度差,約為抗壓強度之10% (6)硬化後修改及拆除困難。
定義
1. 水泥與水拌合後,產生化學變化,進而硬化產生強度,此過程即為水泥水化。
2. 只能在空氣中硬化的膠結材料,稱為「氣硬性膠結材料」。例如:石膏、石灰、苦土水泥。在空氣中及水中皆可硬化的膠結材料,稱為「水硬性膠結材料」。
(Ⅰ) 普通水泥:用於不需要其他任一種水泥所具有之特性之用途。如一般建築。
(Ⅱ) 改良水泥:適於一般用途,特別是當需要中度硫酸鹽抗力或中度水化熱時。如巨大橋墩、擋土牆等。(Ⅲ) 早強水泥:用於需要高度早期強度者。欲儘速拆除模板者、或搶修工程。
(Ⅳ) 低熱水泥:用於需要低度水化熱者。如巨積混凝土。
(Ⅴ) 抗硫水泥:用於需要高度硫酸鹽抗力者。如海中工程、下水道工程等。
1.初凝:水泥由拌和到顯示塑性狀態所需之時間,一般需在1小時以上。
2.終凝:水泥完全失去可塑性,凝結成具脆性之固體,一般需在10小時以內。
3.硬化:混凝土強度與硬度逐漸增加而形成硬固之狀態。
1.水泥依供應方式分為袋裝及散裝兩種。
2.袋裝水泥每包50 kg,水泥單位重1500 kg/m3,故每立方公尺約30包。
3.紙袋通常使用3~5層之牛皮紙製成,另有防潮包裝用紙袋。
4.包裝紙袋上需註明廠牌、出廠時間、細度等。
5.依據水泥運輸距離、儲存時間、工程規模及管理情形等,選擇包裝之種類。
6.用量1000噸以上之大工程,以使用散裝水泥較經濟,且有助混凝土品質控制。
1.水泥到庫時應清點數量、觀察外觀判斷是否有受潮情形,並登記到庫時間、數量及廠牌,必要時可抽樣送實驗室檢驗。
2.實驗室檢查水泥之項目主要為比重、凝結時間、細度、健度及強度。3.袋裝水泥淨重與標示重量相差在±2%以上時,得予拒收。4.水泥長期儲存,會吸收空氣中之濕氣形成硬塊,造成比重下降,主要工程不可使用。此外亦會吸收二氧化碳產生風化作用,降低強度,延長凝結時間。
5.一般儲藏時間在一個月左右,混凝土強度約下降5%,尤其早期強度更明顯。
6.水泥儲存時間超過六個月以上,在使用前需先做各項檢驗。7.水泥因為儲存時之重量疊壓,形成硬固現象,經翻動後即可使用。8.儲存水泥之倉庫應設於地面排水良好之地區,並能防風、防雨及防潮。
9.倉庫地板需高於地面30cm以上,儘量避免開口,阻止空氣流通,以免受潮。
混凝土材料中之砂及石子統稱為骨材,佔混凝土單位體積之66%~78%
。
骨材以石英質最佳,石灰質次之。優良骨材的岩石,依次為花崗岩、安山岩、玄武岩、硬質砂岩、硬質石等。不適用之骨材如:頁岩、粉
板岩等。
骨材在混凝土中之主要作用:
(1) 作為廉價之填充材,增加成品體積,降低成本。(2) 抵抗磨損、水份滲透及風化作用。(3)
減少混凝土因硬固所產生之體積變化。
骨材形狀最好接近圓球形。其形狀係數如下:
(1)體積係數越大越好(2)球形率越大越好(3)細長率越小越好(4)扁平率越小越好(5)
方形率越小越好
海砂經過洗鹽程序處理後亦可使用,所謂洗鹽程序是每m3之海砂經3倍水浸2次以上。
定義:凡殘留於標準篩上骨材百分率累積值總和除以100
所得之值,稱為“細度模數"。功用:(1)初步判斷骨材之級配是否合格,用以表示骨材粗細程度。
(2)篩分析及格之級配,其F.M.一定及格;但F.M.及格,級配不一定及格。
(3)F.M.愈大,表示骨材愈粗,所需水泥較少。(4)F.M.可作為混凝土配比時,用以決定粗骨材之用量。
(5)可判斷同一骨材場之骨材是否均勻。(6)F.M.最大為10,最小為0。
(1)CNS:骨材之F.M.在細骨材2.3~3.1之間,粗骨材5.5~7.5之間。
(2)工地骨材之F.M.與樣品相差±0.2以上,除非重新調整比例,否則不准使用
(1)
拌合前之洗滌用水a.
洗滌骨材及濕潤模板。b.骨材中常見知有害物質有塵埃、沉泥、黏土、煤炭,雲母、鹽類、腐植土等,通常均可用“水洗法"除去。
(2)拌合用水:水與水泥混合成水泥漿,起水化作用,產生膠質結晶體,具有膠結力及強度。
(3)
養護用水:a.
養護之主目的:增加強度或防止水化時所需水份之蒸發。b.養護時間:混凝土在澆置後7天內保持濕潤。早強混凝土可縮短為3
天。
c.養護溫度:養護時之溫度15~35℃間最為適宜,現行法規規定至少需維持在10℃左右的溫度。寒冷氣候處需以適當設備養護。炎熱氣候處(氣溫高於35℃)需注意配比成份、施工及養護方法。
(1)拌合前之洗滌用水a. 洗滌骨材及濕潤模板。b. 骨材中常見知有害物質有塵埃、沉泥、黏土、煤炭,雲
母、鹽類、腐植土等,通常均可用“水洗法"除去。
(2)拌合用水:水與水泥混合成水泥漿,起水化作用,產生膠質結晶體,具有膠結力及強度。
(3)養護用水:a. 養護之主目的:增加強度或防止水化時所需水份之蒸發。b. 養護時間:混凝土在澆置後7天內保持濕潤。早強混凝土可縮短為3天。
c. 養護溫度:養護時之溫度15~35℃間最為適宜,現行法規規定至少需維持在10℃左右的溫度。寒冷氣候處需以適當設備養護。炎熱氣候處(氣溫高於35℃)需注意配比成份、施工及養護方法。
(1)爐乾狀況(Oven-dry):係將骨材放在乾燥器(烘箱)內,以不超過110℃之溫度乾燥至骨材重量不變為止,為絕對乾燥狀況,簡稱O.D.。
(2)氣乾狀況(Air-dry):係將骨材置於室溫下乾燥,為骨材之表面無水內部有水,但未飽和之狀況,簡稱A.D.。(3)飽和面乾狀況(Saturated surface-dry):係骨材之內部呈飽和而表面無附著水之狀況。常稱S.S.D.狀況,一般配合比例所採用之骨材重量。
(4)濕潤狀況(Wet):係骨材內部呈飽和且表面有附著水之狀況,通常以骨材浸水24小時候才達此狀況,稱為Moisture。
簡稱AC,吸水量乃為骨材由烘乾狀況至飽和狀況所吸收之水量,與烘乾狀態重量之比值,稱為“吸水率"。通常比重大之骨材,其吸水率較小,而細骨材之吸水率又常較粗骨材之吸水率為大。砂之吸水率約為1~6%,卵石約為0.5~4%。
混凝土灌置與搗實之難易及抵抗材料分離之程度,謂之“工作性"。影響因素包括拌和水量、水泥特性、骨材性質、
配合比例及摻料、溫度、時間等。稠度及流動性是影響工作度的最主要因素。
混凝土試體坍陷之四種情況:
(a) 近零坍度(Near-Zero Slump):此種混凝土含水量較低,在地坪澆置時,若配合震動器,可以有良好的工作性及強度。
(b) 正常坍度(Normal Slump):此種混凝土含水量適當,通常具有優良之工作性與抗壓強度,一般結構物都採用此類混凝土。
(c) 剪力坍度(Shear Slump):係指混凝土錐體之抗剪強度不足而生之坍陷,此種坍度通常顯示混凝土缺少塑性及黏結力。通常澆置困難,工作性不佳。
(d) 崩陷坍度(CollapSlump):此種混凝土多屬於少漿配合(貧配合),或拌和水量過多,或水泥用量太少,而造成砂漿外流,粗骨材留於中央之情況,其坍度值約在18~25公分範圍,此種混凝土澆置困難,已無工作性可言。
混凝土抵抗物理(風化)作用、化學作用,及機械(磨損)作用之能力,謂之
“耐久性"。
影響耐久性之因素可分為物理作用、化學作用、機械作用三方面。
1.輸氣劑(A.E):增強混凝土對冰凍融解之抵抗性,進而增加耐久性。2.速凝劑:縮短混凝土之硬化時間。因釋放較多之水化熱,一般兼有抗凍之效果。
3.緩凝劑:延緩混凝土之凝結時間(初凝及終凝),使其在澆置期間內保持適當之工作度,可兼具減水劑之效果。
4.減水劑:改善混凝土之耐久性及水密性,減少混凝土之吸水性及透水性。
5.強塑劑:增加混凝土之可塑性及流動性,因具高減水性,可增加強度及防水性,避免骨材析離。簡稱S.P.劑。
6.擴散劑:在改善混凝土之工作性及減少拌合水量等。7.塑性劑::讓混凝土在模版移除後,型態穩定、少崩潰及析離現象,使混凝土更為密實。
8.膨脹劑:混凝土因凝結而產生之收縮,可藉由膨脹劑所產生之膨脹而相互抵銷。使用大量之膨脹劑,可製造輕質混凝土。
9.矽灰:降低混凝土之水化熱、減少水泥用量、增加水密性及提高晚期強度。
10.飛灰:可減少用水量,提高混凝土強度,經試驗結果知道添加飛灰之混凝土早期強度較低,約降低10%,但晚期強度則較高。
11.著色劑:改變混凝土之顏色,增加視覺美感。
拌合→運送→澆置→養護