高强度混凝土耐磨性及工程力学特性之研究VIP免费

高強度混凝土耐磨性及工程力學特性之研究潘坤勝*,劉玉雯**,顏聰****正修技術學院土木系講師E-Mail：kspan@civil.csit.edu.tw**國立嘉義大學土木與水資源工程學系副教授E-Mail：yuwen@mail.ncyu.edu.tw**國立中興大學土木系教授E-Mail：tyen@dragon.nchu.edu.tw本研究針對水中結構物需高抗壓強度、高耐磨等特性，開發系列之高耐磨高性能混凝土配比，該配比中添加波所蘭材料以增進晚齡期的力性與物性，且在研究中建立可行的產製技術。並將該配比之高性能混凝土進行各項之力學性質與物理性質試驗，並進而探討混凝土耐磨性之控制因子與破壞機理，以及耐磨性質與其工程力學性質之相關性，據以開發出高強度耐磨混凝土，作為水工構造物之組成材料，增加其耐久性，並降低維修成本。1.緣起臺灣大部分河川坡陡流急，每遇豪雨或颱風過境，常發生土石崩塌，導致河流中挾帶大量的土石，而直接衝擊水中構造物，造成河堰、橋墩及壩體混凝土表面嚴重磨耗與沖蝕。經長期沖刷後，水中構造物之混凝土表層將會剝落，導致結構體提前破損，從而降低其使用年限。因此研發耐磨性良好之混凝土材料，以提高水工結構物耐磨能力，實有其必要性。以往水工結構物所採用之混凝土強度不高，耐磨耗性因而不佳。而高強度混凝土可擁有強度高、勁度大、耐久性佳、低透水性、乾縮潛變小及彈性模數高等優點[1-3]，應用於水工結構物可強化其耐磨能力。本研究基於混凝土耐磨性對水工構造物耐久性之重要性，藉由試驗方法，及在施工便利性之條件下，探討混凝土中各項材料變數及力學性質對其耐磨性之影響，並經由試驗過程之觀察與結果分析，探討混凝土耐磨性之控制因子與破壞機理，以及耐磨性與其工程力學性質之相關性，期能開發出高強度耐磨混凝土，作為水工構造物之組成材料，增加其耐久性，並降低維修成本。2.目標為增強水工結構物耐用抗力，必須使混凝土具有高緻密度，各項強度中尤須注意抗壓強度的提升，而為了減少微裂的產生更須降低水泥用量。因此首先以研發低水泥量高強度混凝土的配比營建土木4-1為重點，在混凝土中適當摻加飛灰與爐石粉，對於抗壓強度超過700kgf/cm2的混凝土則考慮另外加入矽灰。本研究主要針對耐磨高強度高性能混凝土進行研究，內容包括：1.耐磨高強度高性態混凝土配比之研定。2.耐磨混凝土的製造及產製技術研發。3.耐磨混凝土的工程性質測析、強度測析強度、力學性質測析及耐磨強度試驗等。4.耐磨混凝土配比之研定及產製技術之建立。3.方法本研究之試驗用材料包括水泥、水、礦物摻料、粗細骨材及強塑劑等，其性質如下所述：(1)水泥：台灣水泥公司所生產的波特蘭Type水泥，性質符合CNS61第型波特蘭水泥之要求。(2)爐石粉：中聯爐石處理資源化公司所生產之水淬爐石粉。(3)飛灰：採用台電台中火力發電廠第五及第六發電機產出之F級飛灰。(4)強塑劑：採用仲欣公司產品HICONHPC1000，符合美國ASTMC494TYPE-G之規範。(5)粗骨材：取自大甲溪產之天然碎石，骨材最大粒徑20mm。(6)細骨材：烏溪產之天然河砂，細度模數(F.M)=2.95。本研究對高性能混凝土之配比設計，強度以齡期56天為準，強度由420kgf/cm2遞升至980kgf/cm2，且工作性以達流動化高性能混凝土為準，參照國內高性能混凝土的配比方法與標準[3,4,5]，要求的坍度為25020mm，坍流度60050mm，且不得有析離之現象。而為降低水泥用量，將以飛灰、爐石粉取代部分水泥，但以飛灰為主，必要時再適量摻加爐石粉；此外於混凝土強度超過700kgf/cm2時，則考慮適量摻加矽灰。本文配比如表1所示：表1試驗配比表(單位：公斤)試體編號W/B水水泥飛灰爐石矽灰砂粗骨材SPC36W140.36140330.658.3**809.41026.310.89C36W160.36160377.866.6**809.41026.312.44C36W180.36180425.050.025*768.5974.410.00M36W140.36140330.658.3**809.4*10.89C34W140.34140350.061.8**799.91014.112.14C32W140.32140328.1109.4**721.11073.511.71C30W140.3140350116.7**709.61056.411.67C28W140.28140350.0100.0*50681.11017.715.00M28W140.28140350.0100.0*50681.1*15.00各項試驗方法如下所述：(1).坍度、坍流度試驗(Slump,Slump-FlowTest)：依ASTMC143-90或CNS1176-A3040規範。(2)....